Kağıt Endüstrisinde Selüloz Eter

Bu makale, kağıt yapım endüstrisinde selüloz eterlerin türlerini, hazırlama yöntemlerini, performans özelliklerini ve uygulama durumunu tanıtmakta, gelişme umutları olan bazı yeni selüloz eter çeşitlerini ortaya koymakta ve bunların kağıt yapımında uygulama ve gelişme eğilimlerini tartışmaktadır.

Anahtar kelimeler:selüloz eter; performans; kağıt endüstrisi

Selüloz doğal bir polimer bileşiğidir, kimyasal yapısı susuz bir polisakkarit makromoleküldür.βBaz halkası glikozdur ve her baz halkası bir birincil hidroksil grubuna ve bir ikincil hidroksil grubuna sahiptir. Kimyasal modifikasyonu sayesinde bir dizi selüloz türevi elde edilebilir. Selüloz eter hazırlama yöntemi, selülozun NaOH ile reaksiyona sokulması, daha sonra metil klorür, etilen oksit, propilen oksit vb. gibi çeşitli fonksiyonel reaktanlarla eterifikasyon reaksiyonunun gerçekleştirilmesi ve daha sonra elde edilen yan ürün tuzu ve bir miktar selüloz sodyumun yıkanmasıdır. ürün. Selüloz eter, tıp ve hijyen, günlük kimya endüstrisi, kağıt yapımı, gıda, ilaç, inşaat, malzeme ve diğer endüstrilerde yaygın olarak kullanılabilen selülozun önemli türevlerinden biridir. Son yıllarda yabancı ülkeler araştırmalarına büyük önem vermiş ve uygulamalı temel araştırmalar, uygulamalı pratik etkiler ve hazırlık konularında birçok başarı elde edilmiştir. Son yıllarda Çin'deki bazı insanlar yavaş yavaş bu konuyla ilgili araştırmalara dahil olmaya başladılar ve başlangıçta üretim uygulamalarında bazı sonuçlar elde ettiler. Bu nedenle selüloz eterin geliştirilmesi ve kullanılması, yenilenebilir biyolojik kaynakların kapsamlı kullanımında ve kağıt kalitesi ve performansının iyileştirilmesinde çok önemli bir rol oynamaktadır. Geliştirilmeye değer yeni bir tür kağıt yapımı katkı maddesidir.

1. Selüloz eterlerin sınıflandırılması ve hazırlanma yöntemleri

Selüloz eterlerin sınıflandırılması iyonikliklerine göre genel olarak 4 kategoriye ayrılır.

1.1 Noniyonik Selüloz Eter

İyonik olmayan selüloz eter esas olarak selüloz alkil eterdir ve hazırlama yöntemi, selülozun NaOH ile reaksiyona sokulması ve daha sonra monoklorometan, etilen oksit, propilen oksit vb. gibi çeşitli fonksiyonel monomerlerle eterifikasyon reaksiyonunun gerçekleştirilmesi ve daha sonra yıkanarak elde edilmesidir. yan ürün tuzu ve selüloz sodyum, esas olarak metil selüloz eter, metil hidroksietil selüloz eter, metil hidroksipropil selüloz eter, hidroksietil selüloz eter, siyanoetil Selüloz eter ve hidroksibütil selüloz eter dahil olmak üzere yaygın olarak kullanılmaktadır.

1.2 Anyonik selüloz eter

Anyonik selüloz eterler esas olarak sodyum karboksimetil selüloz ve sodyum karboksimetil hidroksietil selülozdur. Hazırlama yöntemi, selülozun NaOH ile reaksiyona sokulması ve daha sonra eterin kloroasetik asit, etilen oksit ve propilen oksit ile gerçekleştirilmesidir. Kimyasal reaksiyon ve daha sonra yan ürün tuz ve sodyum selülozun yıkanması ile elde edilir.

1.3 Katyonik Selüloz Eter

katyonik Selüloz eterler esas olarak selülozun NaOH ile reaksiyona sokulması ve daha sonra katyonik eterleştirici madde 3-kloro-2-hidroksipropil Trimetil amonyum klorür veya etilen oksit ve propilen oksit ile eterifikasyon reaksiyonu ile reaksiyona sokulması yoluyla hazırlanan 3-kloro-2-hidroksipropiltrimetilamonyum klorür selüloz eterini içerir. ve daha sonra yan ürün tuzu ve sodyum selülozun yıkanmasıyla elde edilir.

1.4 Zitteriyonik Selüloz Eter

Zitteriyonik selüloz eterin moleküler zincirinde hem anyonik gruplar hem de katyonik gruplar bulunur. Hazırlama yöntemi, selülozun NaOH ile reaksiyona sokulması ve daha sonra monokloroasetik asit ve katyonik eterifikasyon maddesi ile reaksiyona sokulmasıdır. 3-kloro-2-hidroksipropil Trimetilamonyum klorür eterleştirilir ve daha sonra yan ürün tuzu ve sodyum selülozun yıkanmasıyla elde edilir.

2. Selüloz eterin performansı ve özellikleri

2.1 Film oluşumu ve yapışma

Selüloz eterin eterifikasyonunun çözünürlük, film oluşturma yeteneği, bağ kuvveti ve tuz direnci gibi özellikleri ve özellikleri üzerinde büyük etkisi vardır. Selüloz eter yüksek mekanik mukavemete, esnekliğe, ısı direncine ve soğuğa karşı dirence sahiptir ve çeşitli reçineler ve plastikleştiricilerle iyi uyumluluğa sahiptir ve plastik, film, vernik, yapıştırıcı, lateks ve ilaç kaplama malzemeleri vb. yapımında kullanılabilir.

2.2 Çözünürlük

Selüloz eter, polihidroksil gruplarının varlığı nedeniyle suda iyi çözünürlüğe sahiptir ve farklı ikame edicilere göre organik çözücüler için farklı çözücü seçiciliğine sahiptir. Metilselüloz soğuk suda çözünür, sıcak suda çözünmez ve ayrıca bazı çözücülerde de çözünür; metil hidroksietil selüloz soğuk suda çözünür, sıcak suda ve organik çözücülerde çözünmez. Ancak metilselüloz ve metilhidroksietilselülozun sulu çözeltisi ısıtıldığında metilselüloz ve metilhidroksietilselüloz çökelecektir. Metil selüloz 45-60°C'de çökeltilir°C, karışık eterlenmiş metil hidroksietil selülozun çökelme sıcaklığı 65-80 C'ye çıkarılırken°C. Sıcaklık düşürüldüğünde çökelti yeniden çözülür. Hidroksietilselüloz ve sodyum karboksimetilselüloz, herhangi bir sıcaklıkta suda çözünür ve organik çözücülerde çözünmez (birkaç istisna dışında). Bu özellikten yararlanılarak çeşitli yağ iticiler ve çözünür film malzemeleri hazırlanabilir.

2.3 Kalınlaştırma

Selüloz eter, kolloid formunda suda çözünür, viskozitesi, selüloz eterin polimerizasyon derecesine bağlıdır ve çözelti, hidratlı makromoleküller içerir. Makromoleküllerin dolaşıklığı nedeniyle çözeltilerin akış davranışı Newton sıvılarınınkinden farklı olmakla birlikte kesme kuvvetiyle değişen bir davranış sergiler. Selüloz eterin makromoleküler yapısından dolayı çözeltinin viskozitesi konsantrasyonun artmasıyla hızla artar ve sıcaklığın artmasıyla hızla azalır. Özelliklerine göre karboksimetil selüloz ve hidroksietil selüloz gibi selüloz eterleri, günlük kimyasallar için koyulaştırıcı, kağıt kaplamalar için su tutucu madde ve mimari kaplamalar için koyulaştırıcı olarak kullanılabilir.

2.4 Parçalanabilirlik

Selüloz eter su fazında çözündüğünde bakteriler çoğalacak ve bakterilerin büyümesi enzim bakterilerinin üretimine yol açacaktır. Enzim, selüloz etere bitişik ikame edilmemiş anhidroglikoz ünitesi bağlarını kırarak polimerin bağıl moleküler ağırlığını azaltır. Bu nedenle selüloz eter sulu çözeltisinin uzun süre saklanması gerekiyorsa içerisine koruyucuların eklenmesi ve antibakteriyel özelliğe sahip selüloz eterler için dahi belirli antiseptik önlemlerin alınması gerekmektedir.

3. Selüloz eterin kağıt endüstrisinde uygulanması

3.1 Kağıt güçlendirme maddesi

Örneğin CMC, kağıt hamuruna eklenebilen bir elyaf dağıtıcı ve kağıt güçlendirme maddesi olarak kullanılabilir. Sodyum karboksimetil selüloz, hamur ve dolgu parçacıklarıyla aynı yüke sahip olduğundan lifin düzgünlüğünü artırabilir. Lifler arasındaki bağlanma etkisi iyileştirilebilir ve kağıdın gerilme mukavemeti, patlama mukavemeti ve kağıt düzgünlüğü gibi fiziksel göstergeler iyileştirilebilir. Örneğin, Longzhu ve diğerleri %100 ağartılmış sülfit odun hamuru, %20 talk tozu, %1 dağılmış reçine tutkalı kullanıyor, alüminyum sülfat ile pH değerini 4,5'e ayarlıyor ve daha yüksek viskoziteli CMC (viskozite 800~1200MPA.S) kullanıyor. ikame oranı 0,6'dır. CMC'nin kağıdın kuru mukavemetini artırabildiği ve aynı zamanda haşıl derecesini de iyileştirebildiği görülmektedir.

3.2 Yüzey boyutlandırma maddesi

Sodyum karboksimetil selüloz, kağıdın yüzey mukavemetini arttırmak için kağıt yüzeyi boyutlandırma maddesi olarak kullanılabilir. Uygulama etkisi, mevcut polivinil alkol ve modifiye nişasta haşıl maddesi kullanımına kıyasla yüzey mukavemetini yaklaşık %10 artırabilir ve dozaj yaklaşık %30 oranında azaltılabilir. Kağıt yapımı için çok umut verici bir yüzey haşıllama maddesidir ve bu yeni çeşitler serisinin aktif olarak geliştirilmesi gerekmektedir. Katyonik selüloz eter, katyonik nişastaya göre daha iyi yüzey boyutlandırma performansına sahiptir. Sadece kağıdın yüzey mukavemetini arttırmakla kalmaz, aynı zamanda kağıdın mürekkep emme performansını da arttırır ve boyama etkisini arttırır. Aynı zamanda umut verici bir yüzey boyutlandırma ajanıdır. Mo Lihuan ve diğerleri, kağıt ve karton üzerinde yüzey boyutlandırma testleri yapmak için sodyum karboksimetil selüloz ve oksitlenmiş nişasta kullandılar. Sonuçlar CMC'nin ideal bir yüzey boyutlandırma etkisine sahip olduğunu göstermektedir.

Metil karboksimetil selüloz sodyumun belirli bir boyutlandırma performansı vardır ve karboksimetil selüloz sodyum, kağıt hamuru boyutlandırma maddesi olarak kullanılabilir. Katyonik selüloz eter, kendi haşıllama derecesine ek olarak, kağıt yapımında tutma yardımcısı olarak da kullanılabilir, ince elyafların ve dolgu maddelerinin tutma oranını arttırır ve aynı zamanda kağıt güçlendirme maddesi olarak da kullanılabilir.

3.3 Emülsiyon stabilizatörü

Selüloz eter, emülsiyon dispersiyon ortamının viskozitesini artırabilen ve emülsiyon çökelmesini ve tabakalaşmasını önleyebilen sulu çözeltideki iyi koyulaştırma etkisinden dolayı emülsiyon hazırlamada yaygın olarak kullanılır. Sodyum karboksimetil selüloz, hidroksietil selüloz eter, hidroksipropil selüloz eter vb., anyonik dağılmış rosin zamkı, katyonik selüloz eter, hidroksietil selüloz eter, hidroksipropil selüloz eter vb. için stabilizatörler ve koruyucu maddeler olarak kullanılabilir. Baz selüloz eter, metil selüloz eter vb. aynı zamanda katyonik dispers rosin sakızı, AKD, ASA ve diğer haşıl maddeleri için koruyucu maddeler olarak da kullanılabilir. Longzhu ve diğerleri. %100 ağartılmış sülfit odun hamuru, %20 talk tozu, %1 dağılmış reçine tutkalı kullanılmış, alüminyum sülfat ile pH değeri 4,5'e ayarlanmış ve daha yüksek viskoziteli CMC (viskozite 800~12000MPA.S) kullanılmıştır. İkame derecesi 0,6'dır ve iç boyutlandırma için kullanılır. Sonuçlardan, CMC içeren reçine kauçuğunun boyutlandırma derecesinin açıkça arttığı, reçine emülsiyonunun stabilitesinin iyi olduğu ve kauçuk malzemenin tutulma oranının da yüksek olduğu görülebilir.

3.4 Kaplama suyu tutucu madde

Kağıt kaplama bağlayıcısının, siyanoetil selülozun, hidroksietil selülozun vb. kaplanması ve işlenmesi için kullanılır. Kazein ve lateksin bir kısmının yerini alabilir, böylece baskı mürekkebi kolayca nüfuz edebilir ve kenarlar temiz olur. Karboksimetil selüloz ve hidroksietil karboksimetil selüloz eter, pigment dağıtıcı, koyulaştırıcı, su tutma maddesi ve stabilizatör olarak kullanılabilir. Örneğin kuşe kağıt kaplamaların hazırlanmasında su tutucu madde olarak kullanılan karboksimetil selülozun miktarı %1-2'dir.

4. Kağıt Endüstrisinde Kullanılan Selüloz Eterin Gelişim Eğilimi

Özel işlevlere sahip selüloz türevleri elde etmek için kimyasal modifikasyonun kullanılması, dünyanın en büyük doğal organik madde verimi olan selülozun yeni kullanım alanlarını aramanın etkili bir yoludur. Çok çeşitli selüloz türevleri ve geniş fonksiyonları vardır ve selüloz eterler, mükemmel performanslarından dolayı birçok endüstride uygulanmaktadır. Kağıt endüstrisinin ihtiyaçlarını karşılamak için selüloz eterin geliştirilmesinde aşağıdaki eğilimlere dikkat edilmelidir:

(1) Farklı kağıt çeşitlerinin üretiminde seçim için, farklı ikame derecelerine, farklı viskozitelere ve farklı bağıl moleküler kütlelere sahip seri ürünler gibi, kağıt endüstrisi uygulamalarına uygun selüloz eterlerin çeşitli spesifikasyonlu ürünlerini geliştirmek.

(2) Kağıt yapımında tutma ve drenaj yardımcıları için uygun katyonik selüloz eterler, yüzey boyutlandırma maddeleri ve kaplama lateksinin yerine takviye maddeleri olarak kullanılabilen zwitteriyonik selüloz eterler gibi yeni selüloz eter çeşitlerinin geliştirilmesi artırılmalıdır. Siyanoetil selüloz eter ve benzeri bir bağlayıcı olarak.

(3) Selüloz eterin hazırlanma süreci ve yeni hazırlama yöntemine ilişkin araştırmaların, özellikle de maliyetin düşürülmesi ve sürecin basitleştirilmesine ilişkin araştırmaların güçlendirilmesi.

(4) Selüloz eterlerin özelliklerine, özellikle de çeşitli selüloz eterlerin film oluşturma özelliklerine, bağlanma özelliklerine ve kalınlaştırma özelliklerine ilişkin araştırmaların güçlendirilmesi ve selüloz eterlerin kağıt yapımında uygulanmasına ilişkin teorik araştırmaların güçlendirilmesi.