Sellýuloza efirini nädip ýasamaly?

Sellýuloza efir sellýulozanyň eterifikasiýa üýtgemegi bilen alnan sellýuloza önüminiň bir görnüşidir. Ajaýyp galyňlaşmagy, emulsiýa, asma, filmiň emele gelmegi, goraýjy kolloid, çyglylygy saklamak we ýelme häsiýetleri sebäpli giňden ulanylýar. Ylmy gözleglerde we azyk, lukmançylyk, kagyz öndürmek, örtük, gurluşyk materiallary, nebit çykarmak, dokma we elektron bölekleri ýaly ylmy gözleglerde we senagat pudaklarynda halk hojalygynyň ösmeginde möhüm rol oýnaýar. Bu makalada, sellýulozanyň eterifikasiýa modifikasiýasynyň gözlegleri gözden geçirilýär.

Sellýulozaefirtebigatda iň köp organiki polimerdir. Täzelenip bilýän, ýaşyl we biokompatif. Himiýa in engineeringenerçiligi üçin möhüm çig mal. Eterifikasiýa reaksiýasyndan alnan molekuladaky dürli ornuny tutýanlara görä, ony bir efirlere bölüp we garyşdyryp bolar sellýuloza efirler.Ine alkil efirleri, gidroksiýalkil efirleri, karboksiýalkil efirleri we garyşyk efirler ýaly ýeke efirleriň sintezi boýunça gözleg işlerine syn berýär.

Açar sözler: sellýuloza efir, eterifikasiýa, ýeke efir, garyşyk efir, gözlegiň gidişi

1. Sellýulozanyň güýçlendirme reaksiýasy

Sellýulozanyň eterifikasiýa reaksiýasy efir sellýulozany derwizasiýa etmekde iň möhüm reaksiýa. Sellýulozany güýçlendirmek, gidroksil toparlarynyň sellýuloza molekulýar zynjyrlarynda gidroksidi şertlerde alkilleşdiriji maddalar bilen reaksiýasy netijesinde emele gelen önümlerdir. Efirleşme reaksiýasyndan alnan molekulalaryň dürli ornuny tutýanlara görä ýeke efirlere we garyşyk efirlere bölünip bilýän sellýuloza efir önümleriniň köp görnüşi bar. Leeke efirleri alkil efirlerine, gidroksiýalkil efirlerine we karboksiýalkil efirlerine bölmek bolar we garyşyk efirler molekulýar gurluşda birleşdirilen iki ýa-da has köp toparly efirlere degişlidir. Sellýuloza efir önümleriniň arasynda karboksimetil sellýuloza (CMC), gidroksietil sellýuloza (HEC), gidroksipropil sellýuloza (HPC), gidroksipropil metil sellýuloza (HPMC) wekilçilik edilýär, olaryň arasynda käbir önümler söwda edildi.

2. Sellýuloza efiriniň sintezi

2.1 Bir efiriň sintezi

Efir efirlerine alkil efirleri (etil sellýuloza, propil sellýuloza, fenil sellýuloza, sianetil sellýuloza we ş.m.), gidroksiýalkil efirleri (gidroksimetil sellýuloza, gidroksietil sellýuloza we ş.m.), karboksiýalkil efirleri (karboksimetil sellýuloza, karboksietil sellýuloza, karboksietil sellýuloza, karboksietil sellýuloza) we ş.m.).

2.1.1 Alkil efirleriniň sintezi

Berglund we başgalar ilki bilen etil hlorid bilen goşulan NaOH ergini bilen sellýulozany bejerdiler, soňra 65 temperaturada metil hloridi goşdy°C-den 90-a çenli°C we 3bar-dan 15bar basyş we metil sellýuloza efirini öndürmek üçin reaksiýa berdi. Bu usul ýokary derejede täsirli bolup biler, dürli çalyşma derejeleri bolan suwda erän metil sellýuloza efirlerini almak.

Etilseluloza ak termoplastiki granula ýa-da poroşokdyr. Umumy harytlarda 44% ~ 49% etoksi bar. Organiki erginleriň köpüsinde ereýär, suwda eräp bilmeýär. 40% ~ 50% natriý gidroksid suwly erginli pulpa ýa-da pagta süýümleri, we aşgarlanan sellýuloza etil sellýuloza öndürmek üçin etil hlorid bilen etoksilleşdirildi. Etil sellýuloza (EC) etoksi düzümi 43,98% bolan bir basgançakly usul bilen sellýuloza artykmaç etil hlorid we natriý gidroksidi bilen reaksiýa bermek, tolueni ergin hökmünde ulanmak arkaly üstünlikli sintez edildi. Toluen synagda ergin hökmünde ulanyldy. Eterifikasiýa reaksiýasy wagtynda diňe bir etil hloridiň aşgar sellýuloza ýaýramagyna kömek edip bilmän, ýokary ornuny tutýan etil sellýulozasyny hem eredip biler. Reaksiýa wagtynda efirleme serişdesini emele getirip, efirleýiş serişdesini yzygiderli açyp bolýar, etilasiýa reaksiýasy birmeňzeşden birmeňzeş bolup, önümdäki ornuny tutýanlar birmeňzeş bolýar.

etil bromidi efirleşdiriji serişde hökmünde we tetrahidrofuran etil sellýulozany (EC) sintez etmek üçin ulanylýar we infragyzyl spektroskopiýa, ýadro magnit-rezonansy we gel geçiriş hromatografiýasy bilen önümiň gurluşyny häsiýetlendirýär. Sintez edilen etil sellýulozanyň ornuny tutmagyň derejesiniň takmynan 2,5 töweregi, molekulalaryň köpçülikleýin paýlanyşy dar we organiki erginlerde oňat çözülişi hasaplanýar.

sianetil sellýuloza (CEC) birmeňzeş we birmeňzeş usullar arkaly dürli derejeli polimerizasiýa bilen sellýulozany çig mal hökmünde ulanyp, ergin guýmak we gyzgyn basmak arkaly dykyz CEC membran materiallaryny taýýarlady. Gözenekli CEC membranalary, çözüji fazany bölmek (NIPS) tehnologiýasy bilen taýýarlandy we bariý titanat / sianetil sellýuloza (BT / CEC) nanokompozit membrana materiallary NIPS tehnologiýasy tarapyndan taýýarlandy we olaryň gurluşlary we häsiýetleri öwrenildi.

öz-özünden ösen sellýuloza erginçisini (aşgar / karbamid ergini) sianetil sellýulozany (CEC) efirleýji serişde hökmünde akrilonitril bilen birmeňzeş sintez etmek üçin reaksiýa serişdesi hökmünde ulanyp, önümiň gurluşy, häsiýetleri we ulanylyşy barada gözleg geçirdi. çuňňur öwrenmek. Dürli reaksiýa şertlerine gözegçilik etmek bilen, 0,26-dan 1.81-e çenli DS bahalary bolan CEC-ler tapgyryny alyp bolýar.

2.1.2 Gidroksiýalkil efirleriniň sintezi

Fan Junlin we başgalar, arassalanan pagtany çig mal hökmünde we 87,7% izopropanol-suwy bir basgançakly aşgarlamak, ädimme-ädim zyýansyzlandyrmak we basgançakly efirlemek arkaly 500 L reaktorda gidroksietil sellýuloza (HEC) taýýarladylar. . Netijeler, taýýarlanylan gidroksietil sellýulozanyň (HEC) 2,2-2.9 molýar çalşygynyň bardygyny görkezdi, söwda derejesi Dows 250 HEC önümi bilen 2,2-2.4 çalyşmagy bilen hil derejesine ýetdi. Lateks boýagynyň önümçiliginde HEC-ni ulanmak lateks boýagynyň film emele getiriş we tekizleýiş aýratynlyklaryny gowulandyryp biler.

Liu Dan we beýlekiler gidroksietil sellýulozanyň (HEC) we 2,3-epoksipropiltrimetilamonium hloridiň (GTA) ýarym gury usuly bilen dördünji ammiak duzly kationiki gidroksietil sellýulozanyň taýýarlanyşyny ara alyp maslahatlaşdylar. efir şertleri. Kationiki gidroksietil sellýuloza efirini kagyz ýüzüne goşmagyň täsiri öwrenildi. Synag netijeleri görkezýär: agardylan gaty agaç pulpasynda, kationiki gidroksietil sellýuloza efiriniň çalyşma derejesi 0,26 bolanda, tutuş saklanyş derejesi 9%, suwuň süzülmesi 14% ýokarlanýar; agardylan gaty agaç pulpasynda, kationiki gidroksietil sellýuloza efiriniň mukdary süýüm süýüminiň 0,08% bolanda, kagyzda ep-esli güýçlendiriji täsir edýär; kationiki sellýuloza efirini çalyşmak derejesi näçe köp bolsa, kationiki zarýadyň dykyzlygy we güýçlendiriji täsiri şonça gowy.

Zhanhong, ýapyklyk bahasy 5 bolan gidroksietil sellýulozany taýýarlamak üçin suwuk fazaly sintez usulyny ulanýar×104mPa·s ýa-da has köp we iki basgançakly aşgarlaşma we eterifikasiýa prosesi arkaly 0,3% -den az kül. Alkalizasiýa usuly ulanyldy. Birinji usul, asetony ergin hökmünde ulanmakdyr. Sellýuloza çig maly natriý gidroksid suw ergininiň belli bir konsentrasiýasynda gönüden-göni esaslanýar. Bazifikasiýa reaksiýasy geçirilenden soň, efirleşme reaksiýasyny gönüden-göni amala aşyrmak üçin efirleşdiriji serişde goşulýar. Ikinji usul, sellýuloza çig malynyň natriý gidroksidiň we karbamidiň suwly ergininde aşgarlanmagydyr we bu usul bilen taýýarlanan aşgar sellýuloza, efirleşme reaksiýasyndan öň artykmaç boýagy aýyrmak üçin gysylmalydyr. Synag netijeleri, saýlanan ergin mukdary, goşulan etilen oksidiniň mukdary, aşgarlaşma wagty, birinji reaksiýanyň temperaturasy we wagty, ikinji reaksiýanyň temperaturasy we wagty ýaly faktorlaryň öndürijilige uly täsir edýändigini görkezýär. önümi.

Su Çin we başgalar. aşgar sellýuloza we propilen oksidiniň efirleşme reaksiýasyny amala aşyrdy we gaz-gaty faza usuly bilen pes çalyşma derejesi bilen sintezlenen gidroksipropil sellýuloza (HPC). Propilen oksidiniň köpçülikleýin bölekleriniň, gysyş gatnaşygy we eterifikasiýa temperaturasynyň HPC-ni eterifikasiýa derejesine we propilen oksidini netijeli ulanmagyň täsiri öwrenildi. Netijeler HPC-iň optimal sintez şertleriniň propilen oksidiniň massa fraksiýasynyň 20% (sellýuloza bilen köpçülik gatnaşygy), aşgar sellýuloza ekstruziýa gatnaşygy 3.0 we eterifikasiýa temperaturasynyň 60 bolandygyny görkezdi.°C. HPC-iň ýadro magnit-rezonansy bilen gurluş synagy, HPC-iň eterifikasiýa derejesiniň 0,23, propilen oksidiniň täsirli ulanylyş derejesiniň 41,51%, sellýuloza molekulýar zynjyrynyň gidroksipropil toparlary bilen üstünlikli baglanyşandygyny görkezýär.

Kong Sinji we ş.m. Sellýulozanyň birmeňzeş reaksiýasyny amala aşyrmak üçin reaksiýa prosesiniň we önümleriň kadalaşdyrylyşyny amala aşyrmak üçin ion suwuklygy bilen gidroksipropil sellýuloza taýýarlady. Synag wagtynda mikrokristally sellýulozany eritmek üçin sintetik imidazol fosfat ion suwuklygy 1, 3-dietilimidazol dietil fosfat ulanyldy we gidroksipropil sellýuloza aşgarlaşma, efirlemek, kislotalaşdyrmak we ýuwmak arkaly alyndy.

2.1.3 Karboksiýalkil efirleriniň sintezi

Iň adaty karboksimetil sellýuloza karboksimetil sellýuloza (CMC). Karboksimetil sellýulozanyň suwly ergini galyňlaşdyrmak, film emele getirmek, baglanyşdyrmak, suw saklamak, kolloid goramak, emulsiýa we asma funksiýalaryna eýedir we ýuwmakda giňden ulanylýar. Derman önümleri, iýmit, diş pastasy, dokma önümleri, çap we boýamak, kagyz öndürmek, nebit, magdançylyk, derman, keramika, elektron bölekleri, rezin, boýag, pestisidler, kosmetika, deri, plastmassa we ýag burawlamak we ş.m.

1918-nji ýylda nemes E. Jansen karboksimetil sellýulozanyň sintez usulyny oýlap tapdy. 1940-njy ýylda Germaniýanyň “Farbeninaustrie” kompaniýasynyň Kalle zawody senagat önümçiligini amala aşyrdy. 1947-nji ýylda ABŞ-nyň Wyandotle himiýa kompaniýasy üznüksiz önümçilik işini üstünlikli ösdürdi. meniň ýurdum ilkinji gezek 1958-nji ýylda Şanhaý sellýuloid zawodynda CMC senagat önümçiligine başlady. Karboksimetil sellýuloza natriý gidroksidiň we hloroasetik kislotanyň täsiri astynda arassalanan pagtadan öndürilen sellýuloza efiridir. Senagat önümçilik usullaryny iki kategoriýa bölmek bolar: dürli eterifikasiýa serişdelerine görä suwa esaslanýan we çözüji esasly usul. Suwy reaksiýa serişdesi hökmünde ulanmak prosesine suw orta usuly diýilýär we reaksiýa gurşawynda organiki erginçini öz içine alýan prosese çözüji usul diýilýär.

Gözlegleriň çuňlaşmagy we tehnologiýanyň ösmegi bilen karboksimetil sellýulozanyň sintezine täze reaksiýa şertleri ulanyldy we täze çözüji ulgam reaksiýa prosesine ýa-da önümiň hiline ep-esli täsir etdi. Olaru we başgalar. Etanol-aseton garyndy ulgamyny ulanyp, sellýulozanyň karboksimetilasiýa reaksiýasynyň diňe etanol ýa-da asetondan has gowudygyny anyklady. Nikolson we başgalar. Ulgamda pes derejeli çalyşma bilen CMC taýýarlandy. Filip we başgalar ýokary çalyşýan CMC-ni taýýarladylar N-metilmorfolin-N oksidi we N, N dimetilasetamid / litiý hlorid çözüji ulgamlar degişlilikde. Saý we ş.m. NaOH / karbamid çözüji ulgamynda CMC taýýarlamagyň usulyny işläp düzdi. Ramos we başgalar. pagta we sisaldan arassalanan sellýuloza çig malyny karboksimetilleşdirmek üçin DMSO / tetrabutylammonium florid ion suwuk ulgamyny çözüji hökmünde ulandy we çalyşma derejesi 2.17-e ýetýän CMC önümini aldy. Chen Jinghuan we başgalar. ýokary çig mal konsentrasiýasy bolan (20%) çig mal, natriý gidroksid we akrilamid modifikasiýa reagenti hökmünde ulanyldy, bellenilen wagtda we temperaturada karboksietilasiýa modifikasiýa reaksiýasyny amala aşyrdy we ahyrynda karboksietil esasy sellýuloza aldy. Üýtgedilen önümiň karboksietil mukdary natriý gidroksidiň we akrilamidiň mukdaryny üýtgetmek arkaly kadalaşdyrylyp bilner.

2.2 Garyşyk efirleriň sintezi

Gidroksipropil metil sellýuloza efir, aşgarlaşma we eterifikasiýa modifikasiýasy arkaly tebigy sellýulozadan alnan sowuk suwda polýar däl sellýuloza efiridir. Natriý gidroksid ergini bilen aşgarlanýar we belli bir mukdarda izopropanol we toluen erginçini goşýar, kabul edýän eterifikasiýa serişdesi metil hlorid we propilen oksidi.

Dai Mingyun we başg. gidrofil polimeriň oňurgasy hökmünde gidroksietil sellýulozany (HEC) ulandy we gidrofob topary butil toparyny sazlamak üçin efirleşme reaksiýasy bilen gidrofobizasiýa ediji butil glisidil efirini (BGE) oňurga sütünine berkitdi. Toparyň ýerlikli gidrofil-lipofil balans bahasyna eýe bolmagy we temperatura jogap berýän 2-gidroksi-3-butoksipropil gidroksietil sellýuloza (HBPEC) taýýarlanmagy; Temperatura çydamly häsiýet taýýarlanýar Sellýuloza esasly işleýän materiallar, neşe serişdeleriniň dowamly goýberilmegi we biologiýasy ugurlarynda funksional materiallary ulanmagyň täze usulyny üpjün edýär.

Çen mingangming we beýlekiler gidroksietil sellýulozany çig mal hökmünde ulandylar we izopropanol ergin ulgamynda garyşyk efir gidroksietil karboksimetil sellýulozany taýýarlamak üçin birmeňzeş reaksiýa üçin reaktora az mukdarda Na2B4O7 goşdy. Önüm derrew suwda bolýar we ýapyşyklygy durnukly.

Wang Peng esasy çig mal hökmünde tebigy sellýuloza arassalanan pagtany ulanýar we birmeňzeş reaksiýa, ýokary ýapyşyklylygy, gowy kislota garşylygy we aşgarlaşma we eterifikasiýa reaksiýalary arkaly duz garşylygy bolan karboksimetil gidroksipropil sellýulozany öndürmek üçin bir basgançakly efirleme prosesini ulanýar. Bir basgançakly eterifikasiýa prosesini ulanyp, öndürilen karboksimetil gidroksipropil sellýulozanyň duzuň gowy garşylygy, kislota garşylygy we erginligi bar. Propilen oksidiniň we hloroasetik kislotanyň mukdaryny üýtgedip, dürli karboksimetil we gidroksipropil mazmuny bolan önümler taýýarlanyp bilner. Synag netijeleri, bir basgançakly usul bilen öndürilen karboksimetil gidroksipropil sellýulozanyň gysga önümçilik sikliniň, az erginli sarp edilişiniň bardygyny we önümiň monovalent we bölünýän duzlara we gowy kislota garşylygy gaty gowydygyny görkezýär. Beýleki sellýuloza efir önümleri bilen deňeşdirilende, azyk we nebit gözleg pudaklarynda has güýçli bäsdeşlik ukyby bar.

Gidroksipropilmetilseluloza (HPMC), sellýulozanyň ähli görnüşleriniň arasynda iň köp görnüşli we iň oňat öndürijidir, şeýle hem garyşyk efirleriň arasynda täjirleşdirmegiň adaty wekili. 1927-nji ýylda gidroksipropilmetilseluloza (HPMC) üstünlikli sintez edildi we izolýasiýa edildi. 1938-nji ýylda ABŞ-nyň Dow Chemical Co. metil sellýulozanyň senagat önümçiligine göz ýetirdi we meşhur “Methocel” söwda belligini döretdi. Gidroksipropil metilselulozanyň iri önümçilik önümçiligi ABŞ-da 1948-nji ýylda başlandy. HPMC-ni öndürmek prosesi iki kategoriýa bölünip bilner: gaz fazasy we suwuk faza usuly. Häzirki wagtda Europeewropa, Amerika we Japanaponiýa ýaly ösen ýurtlar gaz fazasyny has köp kabul edýärler we HPMC-iň içerki önümçiligi esasan suwuk faza esaslanýar.

Zhangang Şuangjian we beýlekiler pagta poroşokyny çig mal hökmünde arassaladylar, reaksiýa çözüji orta toluen we izopropanol bilen natriý gidroksidi bilen aşgarladylar, efirleýji serişde propilen oksidi we metil hlorid bilen efirleşdirdiler, reaksiýa berdiler we derrew gidroksipropil metil alkogol bazasy sellýuloza efirini taýýarladylar.

3. Geljegi

Sellýuloza serişdelere baý, ýaşyl we ekologiýa taýdan arassa we täzelenip bilýän möhüm himiki we himiki çig maldyr. Sellýuloza eterifikasiýasyny üýtgetmegiň emele gelenleri ajaýyp öndürijilige, köp ulanylyşyna we ajaýyp ulanylyş täsirine eýedir we köp derejede halk hojalygynyň zerurlyklaryny kanagatlandyrýar. Üznüksiz tehnologiki ösüş we geljekde täjirleşdirmegiň amala aşyrylmagy bilen jemgyýetçilik ösüşiniň zerurlyklary, eger sellýuloza önümleriniň sintetiki çig mallary we sintetiki usullary has ösen bolsa, olar has doly ulanylar we has giň amaly durmuşa geçirerler Gymmatlyk.