Selüloz eterin özellikleri, hazırlanması ve endüstride uygulanması

Selüloz eterin türleri, hazırlama yöntemleri, özellikleri ve özelliklerinin yanı sıra selüloz eterin petrol, inşaat, kağıt yapımı, tekstil, ilaç, gıda, fotoelektrik malzemeler ve günlük kimya endüstrisindeki uygulamaları da gözden geçirildi. Gelişme potansiyeli olan bazı yeni selüloz eter türevleri çeşitleri tanıtıldı ve bunların uygulama olanakları araştırıldı.

Anahtar kelimeler:selüloz eter; Performans; Başvuru; Selüloz türevleri

Selüloz bir çeşit doğal polimer bileşiğidir. Kimyasal yapısı, baz halkası olarak susuz β-glikoza sahip, her baz halkasında bir birincil hidroksil grubu ve iki ikincil hidroksil grubu bulunan bir polisakkarit makromoleküldür. Kimyasal modifikasyonla bir dizi selüloz türevi elde edilebilir, selüloz eter bunlardan biridir. Selüloz eter, selüloz ve NaOH'nin reaksiyonuyla elde edilir ve daha sonra yan ürün tuzu ve sodyum selülozun yıkanması yoluyla metan klorür, etilen oksit, propilen oksit vb. gibi çeşitli fonksiyonel monomerlerle eterleştirilir. Selüloz eter, selülozun önemli bir türevidir ve tıp ve sağlık, günlük kimya, kağıt, gıda, ilaç, inşaat, malzeme ve diğer endüstrilerde yaygın olarak kullanılabilir. Bu nedenle selüloz eterin geliştirilmesi ve kullanılması, yenilenebilir biyokütle kaynaklarının kapsamlı kullanımı, yeni malzeme ve yeni teknolojilerin geliştirilmesi açısından olumlu önem taşımaktadır.

1. Selüloz eterin sınıflandırılması ve hazırlanması

Selüloz eterlerin sınıflandırılması genellikle iyonik özelliklerine göre dört kategoriye ayrılır.

1.1 İyonik olmayan selüloz eter

İyonik olmayan selüloz eter esas olarak selüloz alkil eterdir, hazırlama yöntemi selüloz ve NaOH reaksiyonuyla ve daha sonra metan klorür, etilen oksit, propilen oksit eterifikasyon reaksiyonu gibi çeşitli fonksiyonel monomerlerle ve daha sonra yan ürünü yıkayarak yapılır. tuz ve sodyum selüloz elde etmek için. Ana metil selüloz eter, metil hidroksietil selüloz eter, metil hidroksipropil selüloz eter, hidroksietil selüloz eter, siyanoetil selüloz eter, hidroksibütil selüloz eter. Uygulaması çok geniştir.

1.2 Anyonik selüloz eter

Anyonik selüloz eter esas olarak karboksimetil selüloz sodyum, karboksimetil hidroksietil selüloz sodyumdur. Hazırlama yöntemi, selüloz ve NaOH'nin reaksiyonu ve daha sonra monokloroasetik asit veya etilen oksit, propilen oksit ile eterleştirilmesi ve daha sonra yan ürün tuzu ve sodyum selülozu elde etmek için yıkanmasıdır.

1.3 katyonik selüloz eter

Katyonik selüloz eter esas olarak 3 – klor – 2 – hidroksipropil trimetil amonyum klorür selüloz eterdir. Hazırlama yöntemi, selüloz ve NaOH'nin reaksiyonu ve ardından katyonik eterleştirme maddesi 3 - klor - 2 - hidroksipropil trimetil amonyum klorür veya etilen oksit, propilen oksit ile eterleştirme reaksiyonunun reaksiyonu ve ardından yan ürün tuzu ve sodyumun yıkanmasıdır. elde edilecek selüloz.

1.4 Zitteriyonik selüloz eter

Zwitteriyonik selüloz eter, moleküler zincirde hem anyonik gruplara hem de katyonik gruplara sahiptir, hazırlama yöntemi selüloz ve NaOH reaksiyonu ve ardından bir kloroasetik asit ve katyonik eterleştirici madde ile 3 - klor - 2 hidroksipropil trimetil amonyum klorür eterifikasyon reaksiyonu ile yapılır ve daha sonra yıkanır. yan ürün tuz ve sodyum selüloz ile elde edilir.

2.selüloz eterin özellikleri ve özellikleri

2.1 Görünüm Özellikleri

Selüloz eter genellikle beyaz veya süt beyazıdır, tatsızdır, toksik değildir, lifli toz akışkanlığına sahiptir, nemi emmesi kolaydır, suda şeffaf, viskoz, stabil bir koloid halinde çözülür.

2.2 Film oluşumu ve yapışma

Selüloz eterin eterifikasyonunun çözünürlük, film oluşturma yeteneği, bağ kuvveti ve tuz toleransı gibi 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; plastik, film, vernik, yapıştırıcı, lateks ve farmasötik kaplama malzemelerinin üretiminde kullanılabilir.

2.3 Çözünürlük

Soğuk suda çözünen, sıcak suda çözünmeyen, aynı zamanda bazı organik çözücülerde de çözünen metil selüloz; Soğuk suda çözünen, sıcak suda ve organik çözücülerde çözünmeyen metil hidroksietil selüloz. Ancak metil selüloz ve metil hidroksietil selülozun sulu çözeltisi ısıtıldığında metil selüloz ve metil hidroksietil selüloz çökelecektir. Metil selüloz 45 ~ 60°C'de çökelirken, karışık eterize metil hidroksietil selüloz 65 ~ 80°C'de çöktü. Sıcaklık düştüğünde çökeltiler yeniden çözülür.

Sodyum hidroksietil selüloz ve karboksimetil hidroksietil selüloz, herhangi bir sıcaklıkta suda çözünür, ancak (birkaç istisna dışında) organik çözücülerde çözünmez.

2.4 Kalınlaştırma

Selüloz eter suda koloidal formda çözünür ve viskozitesi, selüloz eterin polimerizasyon derecesine bağlıdır. Çözelti hidrasyon makromoleküllerini içerir. Makromoleküllerin dolaşıklığı nedeniyle çözeltinin akış davranışı Newton akışkanlarından farklıdır ancak kesme kuvvetlerinin değişimine göre değişen bir davranış sergiler. Selüloz eterin makromoleküler yapısından dolayı çözeltinin viskozitesi konsantrasyonun artmasıyla hızla artar ve sıcaklığın artmasıyla hızla azalır.

2.5 Parçalanabilirlik

Sulu fazda selüloz eter kullanılır. Su mevcut olduğu sürece bakteriler çoğalacaktır. Bakterilerin büyümesi enzim bakterilerinin üretimine yol açar. Enzim bakterileri, selüloz eterin yanındaki ikame edilmemiş dehidre glikoz ünitesi bağını kopardı ve polimerin moleküler ağırlığı azaldı. Bu nedenle selüloz eterin sulu çözeltisinin daha uzun süre muhafaza edilmesi isteniyorsa, antibakteriyel selüloz eter kullanılsa dahi içerisine koruyucu madde ilave edilmesi gerekmektedir.

3.selüloz eterin endüstride uygulanması

3.1 Petrol Endüstrisi

Sodyum karboksimetil selüloz esas olarak petrol çıkarımında kullanılır. Çamur üretiminde viskoziteyi arttırmak ve su kaybını azaltmak için kullanılır. Çeşitli çözünebilir tuz kirliliğine direnebilir ve yağ geri kazanım oranını artırabilir.

Sodyum karboksimetil hidroksipropil selüloz ve sodyum karboksimetil hidroksietil selüloz, bir tür daha iyi sondaj çamuru arıtma maddesidir ve tamamlama sıvısı malzemelerinin hazırlanması, yüksek kağıt hamuru oranı, tuz direnci, kalsiyum direnci, iyi viskozite kabiliyeti, sıcaklık direncidir (160 ° C). Tatlı su, deniz suyu ve doymuş tuzlu su sondaj sıvısının hazırlanması için uygundur, kalsiyum klorür ağırlığı altında çeşitli yoğunluklarda (103 ~ 1279 / cm3) sondaj sıvısına karıştırılabilir ve belirli bir viskoziteye ve düşük filtrelemeye sahip olmasını sağlayabilir. kapasitesi, viskozitesi ve filtrasyon kapasitesi hidroksietil selülozdan daha iyidir, iyi bir yağ üretim katkı maddesidir. Sodyum karboksimetil selüloz, selüloz türevlerinin petrolden çıkarılması sürecinde, sondaj sıvısında, çimentolama sıvısında, kırma sıvısında yaygın olarak kullanılır ve petrol üretimini iyileştirir, özellikle sondaj sıvısı tüketimi daha büyük olduğunda, ana kalkış ve iniş filtrelemesi ve viskozitesi kullanılır.

Hidroksietil selüloz, delme, tamamlama ve çimentolama işlemlerinde çamur kalınlaştırıcı stabilizatör olarak kullanılır. Hidroksietil selüloz ve sodyum karboksimetil selüloz, iyi kalınlaştırma etkisi ile karşılaştırıldığında guar sakızı, süspansiyon kumu, yüksek tuz içeriği, iyi ısı direnci ve küçük direnç, daha az sıvı kaybı, kırık kauçuk blok, düşük kalıntı özellikleri nedeniyle yaygın olarak kullanılmaktadır.

3.2 İnşaat ve kaplama endüstrisi

Bina inşaatı ve sıva harcı katkısı: Sodyum karboksimetil selüloz, geciktirici madde, su tutma maddesi, koyulaştırıcı ve bağlayıcı olarak kullanılabilir, alçı alt ve çimento alt sıva, harç ve zemin tesviye malzemesi dağıtıcı, su tutma maddesi, koyulaştırıcı olarak kullanılabilir. Harcın işlenebilirliğini, su tutmasını ve çatlama direncini artırabilen ve blok duvarın çatlamasını ve oyulmasını önleyebilen, karboksimetil selülozdan yapılmış gazbeton bloklar için bir tür özel duvar ve sıva harcı karışımıdır.

Bina yüzeyi dekorasyon malzemeleri: Cao Mingqian ve bir tür çevre koruma bina yüzeyi dekorasyon malzemelerinden yapılmış diğer metil selüloz, üretim süreci basit, temizdir, yüksek dereceli duvar, taş karo yüzeyi için kullanılabilir, ayrıca sütun için de kullanılabilir , tablet yüzey dekorasyonu. Karboksimetil selülozdan yapılmış Huang Jianping, güçlü yapışma kuvvetine, iyi deformasyon kabiliyetine sahip, çatlaklar oluşturmayan ve düşmeyen, iyi su geçirmezlik etkisine sahip, mükemmel dekoratif etkiye sahip, parlak ve renkli bir tür seramik karo dolgu macunudur.

Kaplamalarda uygulama: Metil selüloz ve hidroksietil selüloz, lateks kaplamalarda stabilizatör, kıvam artırıcı ve su tutucu madde olarak kullanılabileceği gibi renkli çimento kaplamalarda dispersan, viskozlaştırıcı ve film oluşturucu madde olarak da kullanılabilir. Lateks boyaya uygun spesifikasyonlara ve viskoziteye sahip selüloz eterin eklenmesi, lateks boyanın yapım performansını artırabilir, sıçramayı önleyebilir, depolama stabilitesini ve kaplama gücünü iyileştirebilir. Yurtdışındaki ana tüketici alanı lateks kaplamalardır, bu nedenle selüloz eter ürünleri genellikle lateks boya koyulaştırıcıların ilk tercihi haline gelir. Örneğin, modifiye edilmiş metil hidroksietil selüloz eter, iyi kapsamlı özellikleri nedeniyle lateks boyanın koyulaştırıcısında lider konumunu koruyabilir. Örneğin, selüloz eter benzersiz termal jel özelliklerine ve çözünürlüğe, tuz direncine, ısı direncine ve uygun yüzey aktivitesine sahip olduğundan, su tutma maddesi, süspansiyon maddesi, emülgatör, film oluşturucu madde, yağlayıcı, bağlayıcı ve reolojik düzeltme maddesi olarak kullanılabilir. .

3.3 Kağıt Endüstrisi

Kağıt ıslak katkı maddeleri: CMC, bir elyaf dağıtıcı ve kağıt arttırıcı olarak kullanılabilir, hamura eklenebilir, çünkü sodyum karboksimetil selüloz ve hamur ve paketleme parçacıkları aynı yüke sahiptir, elyafın düzgünlüğünü artırabilir, mukavemetini artırabilir. kağıt. Kağıdın içine eklenen bir güçlendirici olarak lifler arasındaki bağ işbirliğini arttırır ve çekme mukavemetini, kopma direncini, kağıdın düzgünlüğünü ve diğer fiziksel indeksleri iyileştirebilir. Hamurda haşıl maddesi olarak sodyum karboksimetil selüloz da kullanılabilir. Kendi haşıl derecesinin yanı sıra reçine, AKD ve diğer haşıl maddelerinin koruyucu maddesi olarak da kullanılabilir. Katyonik selüloz eter aynı zamanda kağıt tutmaya yardımcı filtre olarak da kullanılabilir, ince elyafın ve dolgu maddesinin tutulma oranını artırır, ayrıca kağıt takviyesi olarak da kullanılabilir.

Kaplama yapıştırıcısı: Kağıt kaplama yapıştırıcısının kaplanması için kullanılır, lateksin bir parçası olan peynirin yerini alabilir, böylece baskı mürekkebinin nüfuz etmesi kolay, kenarı netleşir. Ayrıca pigment dağıtıcı, viskozlaştırıcı ve stabilizatör olarak da kullanılabilir.

Yüzey boyutlandırma maddesi: Sodyum karboksimetil selüloz kağıt yüzey boyutlandırma maddesi olarak kullanılabilir, mevcut polivinil alkol kullanımına kıyasla kağıdın yüzey mukavemetini arttırır, yüzey mukavemeti yaklaşık% 10 artırıldıktan sonra modifiye edilmiş nişasta, dozaj azaltılır yaklaşık %30 oranında. Kağıt yapımı için umut verici bir yüzey haşıl maddesidir ve yeni çeşitleri aktif olarak geliştirilmelidir. Katyonik selüloz eter, katyonik nişastadan daha iyi yüzey boyutlandırma performansına sahiptir, sadece kağıdın yüzey mukavemetini arttırmakla kalmaz, aynı zamanda kağıdın mürekkep emilimini de artırabilir, boyama etkisini artırabilir ve aynı zamanda umut verici bir yüzey boyutlandırma maddesidir.

3.4 Tekstil endüstrisi

Tekstil endüstrisinde selüloz eter, tekstil hamuru için haşıl maddesi, tesviye maddesi ve koyulaştırıcı madde olarak kullanılabilir.

Haşıl maddesi: sodyum karboksimetil selüloz, hidroksietil karboksimetil selüloz eter, hidroksipropil karboksimetil selüloz eter ve diğer çeşitler gibi selüloz eter, haşıl maddesi olarak kullanılabilir ve bozulması kolay değildir ve kalıplama, baskı ve boyama, haşıl sökmeden, boyanın tek tip elde edilmesini teşvik eder sudaki kolloid.

Tesviye maddesi: viskozite değişimi küçük olduğundan, renk farkını ayarlamak kolay olduğundan boyanın hidrofilik ve ozmotik gücünü artırabilir; Katyonik selüloz eterin ayrıca boyama ve renklendirme etkisi vardır.

Kıvam arttırıcı madde: sodyum karboksimetil selüloz, hidroksietil karboksimetil selüloz eter, hidroksipropil karboksimetil selüloz eter, küçük kalıntı, yüksek renk oranı özelliklerine sahip, çok potansiyel tekstil katkı maddeleri sınıfı olan, baskı ve boyama bulamacı kalınlaştırıcı madde olarak kullanılabilir.

3.5 Ev kimyasalları endüstrisi

Kararlı viskozite yapıcı: Katı toz hammadde macun ürünlerindeki sodyum metilselüloz, sıvı veya emülsiyon kozmetiklerinde kalınlaştırma, dağıtma, homojenleştirme ve diğer rollerde bir dağılım süspansiyon stabilitesi oynar. Stabilizatör ve viskozite arttırıcı olarak kullanılabilir.

Emülsifiye edici stabilizatör: merhem, şampuan emülgatör, koyulaştırıcı madde ve stabilizatör yapın. Sodyum karboksimetil hidroksipropil selüloz, iyi tiksotropik özelliklere sahip bir diş macunu yapışkan stabilizatörü olarak kullanılabilir, böylece diş macununun iyi şekillendirilebilirliği, uzun süreli deformasyonu, düzgün ve hassas tadı vardır. Sodyum karboksimetil hidroksipropil selüloz tuzu direnci, asit direnci üstündür, etkisi karboksimetil selülozdan çok daha iyidir, viskozlaştırıcıda deterjan olarak kullanılabilir, kir tutmayı önleyici maddedir.

Dispersiyon yoğunlaştırıcı: Deterjan üretiminde, sodyum karboksimetil selülozun deterjan deterjan kir dağıtıcı, sıvı deterjan koyulaştırıcı ve dağıtıcı olarak genel kullanımı.

3.6 İlaç ve gıda endüstrileri

Farmasötik endüstrisinde, hidroksipropil karboksimetil selüloz, oral ilaç iskeleti kontrollü salım ve sürekli salım preparasyonlarında yaygın olarak kullanılan ilaç yardımcı maddeleri olarak kullanılabilir; ilaçların salımını düzenlemek için bir salım bloke edici malzeme olarak, kaplama malzemesi sürekli salım maddesi olarak, sürekli salım peletleri olarak kullanılabilir. , sürekli salımlı kapsüller. En yaygın olarak kullanılanı metil karboksimetil selülozdur, etil karboksimetil selüloz gibi MC sıklıkla tablet ve kapsüllerin veya kaplanmış şeker kaplı tabletlerin üretiminde kullanılır.

Selüloz eterin kalite sınıfı gıda endüstrisinde kullanılabilir, çeşitli gıdalarda etkili bir koyulaştırıcı madde, emülgatör, stabilizatör, yardımcı madde, su tutucu madde ve mekanik köpük maddesidir. Metil selüloz ve hidroksipropil metil selüloz, zararlı olmayan metabolik inert maddeler olarak kabul edilmiştir. Süt ve krema ürünleri, çeşniler, reçeller, jöleler, kutular, sofra şurupları ve içecekler gibi gıdalara yüksek saflıkta (%99,5 veya daha fazla saflık) karboksimetil selüloz eklenebilir. % 90'dan fazla karboksimetil selüloz saflığı, taze meyvelerin taşınması ve depolanması gibi gıda ile ilgili yönlerde kullanılabilir, plastik ambalajın iyi koruma etkisi vardır, daha az kirlilik, hasar yok, mekanize üretim avantajları kolaydır.

3.7 Optik ve elektriksel işlevsel malzemeler

Elektrolit kalınlaştırıcı stabilizatör: Selüloz eterin yüksek saflığı nedeniyle, iyi asit direnci, tuz direnci, özellikle demir ve ağır metal içeriği düşüktür, bu nedenle kolloid çok stabildir, alkalin pil, çinko manganez pil elektrolit kalınlaştırıcı stabilizatör için uygundur.

Sıvı kristal malzemeler: 1976'dan bu yana, hidroksipropil selüloz - su sistemi sıvı kristal ask fazının ilk keşfi, uygun organik çözeltide bulunmuştur, yüksek konsantrasyondaki birçok selüloz türevi, örneğin hidroksipropil selüloz ve asetatı, propiyonat gibi anizotropik çözelti oluşturabilir. , benzoat, ftalat, asetilksietil selüloz, hidroksietil selüloz vb. Koloidal iyonik sıvı kristal çözelti oluşturmanın yanı sıra hidroksipropil selülozun bazı esterleri de bu özelliği gösterir.

Birçok selüloz eter termotropik sıvı kristal özellikleri gösterir. Asetil hidroksipropil selüloz, 164 ° C'nin altında termojenik kolesterik sıvı kristal oluşturdu. Asetoasetat hidroksipropil selüloz, trifloroasetat hidroksipropil selüloz, hidroksipropil selüloz ve türevleri, etil hidroksipropil selüloz, trimetilsilikselüloz ve butildimetilsilikselüloz, heptil selüloz ve butoksiletil selüloz, hidroksietil selüloz asetat, vb.'nin tümü termojenik kolesterik sıvı kristal gösterdi. Selüloz benzoat, p-metoksibenzoat ve p-metilbenzoat, selüloz heptanat gibi bazı selüloz esterleri termojenik kolesterik sıvı kristaller oluşturabilir.

Elektrik yalıtım malzemesi: akrilonitril için siyanoetil selüloz eterleştirici ajan, yüksek dielektrik sabiti, düşük kayıp katsayısı, fosfor ve elektrominesans lambalar reçine matrisi ve transformatör yalıtımı olarak kullanılabilir.

4. Kapanış Konuşması

Özel işlevlere sahip selüloz türevleri elde etmek için kimyasal modifikasyonun kullanılması, dünyadaki en büyük doğal organik madde olan selülozun yeni kullanım alanlarını bulmanın etkili bir yoludur. Selüloz türevlerinden biri olan selüloz eter, mükemmel özellikleri nedeniyle fizyolojik olarak zararsız, kirlilik içermeyen, suda çözünebilen polimer malzemelerdir ve birçok endüstride kullanılmaktadır ve daha geniş bir gelişme potansiyeline sahip olacaktır.