Ҳосилаҳои селлюлоза бо роҳи эфиризатсия ё эфиризатсияи гурӯҳҳои гидроксил дар полимерҳои селлюлоза бо реагентҳои кимиёвӣ ҳосил мешаванд. Аз рӯи хусусиятҳои сохтории маҳсулоти реаксия ҳосилаҳои селлюлозаро ба се категория тақсим кардан мумкин аст: эфирҳои селлюлоза, эфирҳои селлюлоза ва эфирҳои селлюлоза. Эфирҳои селлюлоза, ки воқеан тиҷоратӣ истифода мешаванд, инҳоянд: нитрати селлюлоза, ацетати селлюлоза, бутирати селлюлоза ацетат ва ксантат селлюлоза. Ба эфирҳои селлюлоза инҳо дохил мешаванд: селлюлозаи метил, селлюлозаи карбоксиметил, селлюлозаи этилӣ, селлюлозаи гидроксиэтил, целлюлозаи сианоэтил, селлюлозаи гидроксипропил ва селлюлозаи гидроксипропилметил. Илова бар ин, ҳосилаҳои омехтаи эфирҳои эфирӣ мавҷуданд.
Хусусиятҳо ва истифодаҳо Тавассути интихоби реагентҳои ивазкунанда ва тарҳрезии раванд, маҳсулотро метавон дар об, маҳлули сілтӣ ё ҳалкунандаи органикӣ гудохт ё дорои хосиятҳои термопластикӣ ва барои истеҳсоли нахҳои кимиёвӣ, плёнкаҳо, пояҳои плёнка, пластикӣ, изолятсия истифода бурдан мумкин аст. масолех, руйпуш, шлам, дисперсанти полимерй, иловахои озукаворй ва махсулоти химиявии харруза. Хусусиятҳои ҳосилаҳои селлюлоза ба табиати ивазкунандаҳо, дараҷаи DS-и се гурӯҳи гидроксилӣ дар гурӯҳи глюкоза ивазшаванда ва тақсимоти ҷойгузинҳо дар занҷири макромолекулаҳо алоқаманданд. Аз сабаби тасодуфии реаксия, ба истиснои маҳсулоти якхела ивазшуда, вақте ки ҳар се гурӯҳи гидроксил иваз карда мешаванд (DS 3 аст), дар дигар ҳолатҳо (реаксияи якхела ё реаксияи гетерогенӣ), се мавқеи гуногуни ивазкунандаи зерин ба даст оварда мешаванд: Маҳсулоти омехта бо гурӯҳҳои ивазнашавандаи глюкоза: ① як ивазшаванда (DS 1 аст, мавқеи C, C ё C иваз карда шудааст, формулаи сохторӣ ба селлюлоза нигаред); ② ивазшаванда (DS 2 аст, мавқеъҳои C, C, C, C ё C, C иваз карда шудаанд); ③ ивазкунии пурра (DS 3 аст). Аз ин рӯ, хосиятҳои як ҳосилаи селлюлоза бо арзиши якхела ивазшаванда низ метавонанд комилан фарқ кунанд. Масалан, диасетати селлюлоза, ки мустақиман ба DS 2 этерификация шудааст, дар ацетон ҳал намешавад, аммо диасетати селлюлозае, ки бо собунсозии триасетати селлюлозаи пурра этерификация ба даст омадааст, метавонад дар ацетон комилан ҳал шавад. Ин гетерогении ивазкунӣ бо қонунҳои асосии эфири селлюлоза ва реаксияҳои эфиризатсия алоқаманд аст.
Қонуни асосии этерификатсияи селлюлоза ва реаксияи эфиризатсия дар молекулаи селлюлоза, мавқеи се гурӯҳи гидроксил дар гурӯҳи глюкоза гуногун буда, таъсири ивазкунандаҳои ҳамсоя ва монеаи стерикӣ низ гуногун аст. Кислотаи нисбӣ ва дараҷаи диссоциатсияи се гурӯҳи гидроксилӣ инҳоянд: C>C>C. Вақте ки реаксияи этерификатсия дар муҳити сілтӣ сурат мегирад, аввал гурӯҳи С гидроксил, баъд гурӯҳи С гидроксил ва дар охир гурӯҳи ибтидоии гидроксил С ба амал меоянд. Вақте ки реаксияи эфиризатсия дар муҳити кислота гузаронида мешавад, мушкилии реаксияи ҳар як гурӯҳи гидроксил ба тартиби реаксияи эфиризатсия мухолиф аст. Ҳангоми реактивӣ бо реагенти ивазкунандаи ҳаҷм, таъсири монеаи стерикӣ таъсири муҳим дорад ва гурӯҳи С гидроксил бо таъсири камтари монеаи стерикӣ нисбат ба гурӯҳҳои С ва С гидроксилӣ осонтар аст.
Целлюлоза як полимери табиии кристаллӣ мебошад. Аксарияти реаксияҳои этерификатсия ва эфиризатсия реаксияҳои гетерогенӣ мебошанд, вақте ки селлюлоза сахт боқӣ мемонад. Ҳолати паҳншавии реагентҳои реаксия ба нахи селлюлоза дастрасӣ номида мешавад. Ҷойгиршавии байнимолекулаҳои минтақаи кристаллӣ зич ҷойгир шудааст ва реактив метавонад танҳо ба сатҳи кристаллӣ паҳн шавад. Ҷойгиршавии байнимолекулаҳо дар минтақаи аморфӣ фуҷур аст ва бештари гурӯҳҳои озоди гидроксил мавҷуданд, ки бо реагентҳо тамос гирифтан осон, дастрасии баланд ва реаксияи осон доранд. Умуман, ашёи хоми дорои кристаллии баланд ва андозаи кристаллҳои калон ҳамчун ашёи хоми дорои кристаллии паст ва андозаи хурди кристаллӣ осон нест. Аммо ин комилан дуруст нест, масалан, суръати ацетилизатсияи нахҳои вискозаи хушк бо кристаллии пасттар ва кристаллии хурдтар нисбат ба нахи пахтаи дорои кристаллии баланд ва кристаллии калонтар хеле пасттар аст. Ин дар он аст, ки дар ҷараёни хушккунӣ дар байни полимерҳои ҳамсоя баъзе нуқтаҳои пайванди гидроген ба вуҷуд меоянд, ки ба паҳншавии реагентҳо халал мерасонанд. Агар намии ашёи хоми селлюлозаи тар бо як ҳалкунандаи калонтари органикӣ (масалан, кислотаи уксусӣ, бензол, пиридин) иваз карда шавад ва сипас хушк карда шавад, реактивии он хеле беҳтар мешавад, зеро хушккунӣ наметавонад маҳлулро пурра берун кунад ва баъзе калонтар. молекулаҳо дар «сӯрохиҳо»-и ашёи хоми селлюлоза банд шуда, ба истилоҳ селлюлозаи дар таркибдоштаро ташкил медиҳанд. Масофае, ки дар натиҷаи варам васеъ шудааст, барқарор кардан осон нест, ки ин барои паҳншавии реактивҳо мусоид буда, ба суръати реаксия ва якрангии реаксия мусоидат мекунад. Аз ин сабаб, дар раванди истеҳсоли ҳосилаҳои гуногуни селлюлоза, табобати мувофиқи варам кардан лозим аст. Одатан, об, кислота ё консентратсияи муайяни маҳлули сілтӣ ҳамчун агенти варамкунанда истифода мешавад. Илова бар ин, мушкилии реаксияи химиявии селлюлоза мањлулшаванда бо нишондињандањои физикї ва химиявии якхела аксаран хеле гуногун аст, ки онро омилњои морфологии навъњои гуногуни растанї ё њуљайрањои дорои вазифањои биохимиявї ва сохтории як растанї ба вуљуд меоваранд. аз. Девори ибтидоии қабати берунии нахи растанӣ воридшавии реагентҳоро бозмедорад ва реаксияҳои кимиёвиро бозмедорад, аз ин рӯ одатан барои нобуд кардани девори аввалия шароити мувофиқро истифода бурдан лозим аст, то ки селлюлоза бо реактивии беҳтар ба даст ояд. Масалан, селлюлоза ашёи хомест, ки дар истеҳсоли селлюлозаи вискоза реактивии паст дорад. Дар вакти тайёр кардани вискоза (махлули ишколии ксантат целлюлоза) дисульфиди карбон назар ба целлюлозаи пахта ва целлюлозаи чубу тахта зиёдтар сарф мешавад. Меъёри филтратсия нисбат ба вискозе, ки бо дигар селлюлоза тайёр карда шудааст, пасттар аст. Сабаб дар он аст, ки девори ибтидоии ҳуҷайраҳои нахи қанд ҳангоми пухтупаз ва тайёр кардани селлюлозаи ишқорӣ бо усулҳои маъмулӣ ба таври лозима осеб надидааст, ки дар натиҷа реаксияи зардшавӣ душвор мешавад.
Нахҳои пеш аз гидролизшудаи селлюлоза багасс] ва расми 2 [нахҳои селлюлоза пас аз импрегнатсияи сілтӣ] ин тасвирҳои микроскопи электронии сатҳи нахҳои селлюлоза пас аз раванди пешакии гидролизшудаи ишғолӣ ва импрегнатсияи муқаррарии сілтӣ мебошанд. чоҳҳои равшан; дар охир, гарчанде ки аз сабаби варам кардани маҳлули ишғолӣ чоҳҳо нест мешаванд, девори аввала ҳанӯз тамоми нахро фаро мегирад. Агар раванди «импрегнатсияи дуюм» (импрегнатсияи муқаррарӣ ва пас аз импрегнатсияи дуюм бо маҳлули сілтӣ бо таъсири варами калон) ё суфтакунӣ (импрегнатсияи маъмулӣ дар якҷоягӣ бо суфтакунии механикӣ), реаксияи зардшавӣ метавонад ба осонӣ идома ёбад, суръати филтратсияи вискоза. хеле бехтар мегардад. Сабаб дар он аст, ки ҳардуи ду усули дар боло овардашуда девори аввалияро канда, қабати ботинии реаксияи нисбатан осонро фош мекунанд, ки ба воридшавии реагентҳо мусоидат мекунад ва иҷрои реаксияро беҳтар мекунад (расми 3 [импрегнатсияи дуюмдараҷаи нахи селлюлоза bagasse. ], Расми дастос нахҳои селлюлоза Bagasse]).
Дар солхои охир системахои халкунандаи гайриобй пайдо шуданд, ки целлюлозаро бевосита махлул карда метавонанд. Ба монанди диметилформамид ва NO, диметилсулфоксид ва параформальдегид ва дигар ҳалкунандаҳои омехта ва ғайра имкон медиҳанд, ки селлюлоза реаксияи якхела гузарад. Аммо баъзе қонунҳои дар боло зикргардидаи реаксияҳои берун аз марҳила дигар амал намекунанд. Масалан, хангоми тайёр кардани целлюлоза диацетати дар ацетон халшаванда, гузариши гидролизи триацетати целлюлоза шарт нест, балки то он даме, ки DS 2 бошад, бевосита эфиризатсия кардан мумкин аст.
Вақти фиристодан: 27 феврали 2023