Selüloz eter nasıl yapılır?

Selüloz eter selülozun eterifikasyon modifikasyonu ile elde edilen bir tür selüloz türevidir. Mükemmel kalınlaşma, emülsifikasyon, süspansiyon, film oluşumu, koruyucu kolloid, nem tutma ve yapışma özellikleri nedeniyle yaygın olarak kullanılmaktadır. Gıda, ilaç, kağıt yapımı, kaplama, yapı malzemeleri, yağ geri kazanımı, tekstil ve elektronik bileşenler gibi bilimsel araştırma ve endüstriyel sektörlerde ülke ekonomisinin gelişmesinde önemli rol oynamaktadır. Bu yazıda selülozun eterifikasyon modifikasyonuna ilişkin araştırma ilerlemesi gözden geçirilmektedir.

SelülozeterDoğada en bol bulunan organik polimerdir. Yenilenebilir, yeşil ve biyouyumludur. Kimya mühendisliği için önemli bir temel hammaddedir. Eterleşme reaksiyonundan elde edilen molekül üzerindeki farklı substitüentlere göre tekli eterlere bölünerek karıştırılabilir. selüloz eterler.İşte biz alkil eterler, hidroksialkil eterler, karboksialkil eterler ve karışık eterler dahil olmak üzere tekli eterlerin sentezine ilişkin araştırma ilerlemesini gözden geçirmektedir.

Anahtar kelimeler: selüloz eter, eterleştirme, tek eter, karışık eter, araştırma ilerlemesi

1. Selülozun eterleşme reaksiyonu

Selülozun eterleşme reaksiyonu eter En önemli selüloz türevlendirme reaksiyonudur. Selülozun eterifikasyonu, selüloz moleküler zincirleri üzerindeki hidroksil gruplarının alkali koşullar altında alkilleyici maddelerle reaksiyonuyla üretilen bir dizi türevdir. Eterleşme reaksiyonundan elde edilen moleküller üzerindeki farklı ikame edicilere göre tekli eterlere ve karışık eterlere bölünebilen birçok çeşit selüloz eter ürünü vardır. Tekli eterler alkil eterlere, hidroksialkil eterlere ve karboksialkil eterlere bölünebilir ve karışık eterler, moleküler yapıya bağlı iki veya daha fazla gruba sahip eterleri ifade eder. Selüloz eter ürünleri arasında karboksimetil selüloz (CMC), hidroksietil selüloz (HEC), hidroksipropil selüloz (HPC), hidroksipropil metil selüloz (HPMC) temsil edilir ve bunların arasında bazı ürünler ticarileştirilmiştir.

2. Selüloz eterin sentezi

2.1 Tek bir eterin sentezi

Tekli eterler arasında alkil eterler (örneğin etil selüloz, propil selüloz, fenil selüloz, siyanoetil selüloz vb.), hidroksialkil eterler (örneğin hidroksimetil selüloz, hidroksietil selüloz vb.), karboksialkil eterler (örneğin karboksimetil selüloz, karboksietil selüloz, vesaire.).

2.1.1 Alkil eterlerin sentezi

Berglund ve arkadaşları ilk önce selülozu etil klorür ilave edilmiş NaOH çözeltisiyle işlemden geçirdiler, ardından 65°C sıcaklıkta metil klorür eklediler°C'den 90'a°C ve 3bar ila 15bar basınçta reaksiyona sokularak metil selüloz eter elde edildi. Bu yöntem, farklı ikame derecelerine sahip suda çözünür metil selüloz eterlerin elde edilmesinde oldukça etkili olabilir.

Etilselüloz beyaz bir termoplastik granül veya tozdur. Genel mallar %44~%49 etoksi içerir. Çoğu organik çözücüde çözünür, suda çözünmez. kağıt hamuru veya pamuk, %40 ila %50 sodyum hidroksit sulu çözeltisi ile linterlendi ve alkalize selüloz, etil selüloz üretmek üzere etil klorür ile etoksilendi. selülozu seyreltici olarak toluen kullanarak fazla etil klorür ve sodyum hidroksit ile reaksiyona sokarak tek adımlı bir yöntemle %43,98 etoksi içeriğine sahip etil selülozu (EC) başarıyla sentezledi. Deneyde seyreltici olarak toluen kullanıldı. Eterifikasyon reaksiyonu sırasında, yalnızca etil klorürün alkali selüloza difüzyonunu teşvik etmekle kalmaz, aynı zamanda yüksek oranda ikame edilmiş etil selülozu da çözer. Reaksiyon sırasında, reaksiyona girmemiş kısım sürekli olarak açığa çıkarılabilir, bu da eterifikasyon maddesinin istila edilmesini kolaylaştırır, böylece etilasyon reaksiyonu heterojenden homojene değişir ve ikame edicilerin ürün içindeki dağılımı daha düzgün olur.

etil selülozu (EC) sentezlemek için eterifikasyon maddesi olarak etil bromürü ve seyreltici olarak tetrahidrofuran kullandı ve ürün yapısını kızılötesi spektroskopi, nükleer manyetik rezonans ve jel geçirgenlik kromatografisi ile karakterize etti. Sentezlenen etil selülozun ikame derecesinin yaklaşık 2,5 olduğu, moleküler kütle dağılımının dar olduğu ve organik çözücülerde iyi çözünürlüğe sahip olduğu hesaplanmıştır.

siyanoetil selüloz (CEC), hammadde olarak farklı polimerizasyon derecelerine sahip selüloz kullanılarak homojen ve heterojen yöntemlerle elde edildi ve çözelti dökümü ve sıcak presleme yoluyla yoğun CEC membran malzemeleri hazırlandı. Solvent kaynaklı faz ayırma (NIPS) teknolojisi ile gözenekli CEC membranlar, NIPS teknolojisi ile ise baryum titanat/siyanoetil selüloz (BT/CEC) nanokompozit membran malzemeleri hazırlanarak yapıları ve özellikleri incelenmiştir.

siyanoetil selülozu (CEC) eterifikasyon ajanı olarak akrilonitril ile homojen bir şekilde sentezlemek için kendi geliştirdiği selüloz solventini (alkali/üre çözeltisi) reaksiyon ortamı olarak kullandı ve ürünün yapısı, özellikleri ve uygulamaları üzerine araştırmalar yaptı. derinlemesine çalışın. Farklı reaksiyon koşullarının kontrol edilmesiyle DS değerleri 0,26 ila 1,81 arasında değişen bir dizi CEC elde edilebilir.

2.1.2 Hidroksialkil eterlerin sentezi

Fan Junlin ve arkadaşları, ham madde olarak rafine pamuk ve çözücü olarak %87,7 izopropanol-su kullanarak 500 L'lik bir reaktörde tek adımlı alkalileştirme, adım adım nötrleştirme ve adım adım eterifikasyon yoluyla hidroksietil selülozu (HEC) hazırladılar. . Sonuçlar, hazırlanan hidroksietil selülozun (HEC) 2,2-2,9 molar ikame MS'sine sahip olduğunu ve 2,2-2,4 molar ikame ile ticari sınıf Dows 250 HEC ürünü ile aynı kalite standardına ulaştığını gösterdi. HEC'nin lateks boya üretiminde kullanılması, lateks boyanın film oluşturma ve düzleştirme özelliklerini geliştirebilir.

Liu Dan ve diğerleri, alkali kataliz etkisi altında hidroksietil selüloz (HEC) ve 2,3-epoksipropiltrimetilamonyum klorürün (GTA) yarı kuru yöntemiyle kuaterner amonyum tuzu katyonik hidroksietil selülozun hazırlanmasını tartıştılar. eter koşulları. Katyonik hidroksietil selüloz eter ilavesinin kağıda etkisi araştırıldı. Deneysel sonuçlar şunu göstermektedir: ağartılmış sert ağaç hamurunda, katyonik hidroksietil selüloz eterin ikame derecesi 0,26 olduğunda, toplam tutma oranı %9 oranında artar ve su filtreleme oranı %14 artar; ağartılmış sert ağaç hamurunda, katyonik hidroksietil selüloz eterin miktarı kağıt hamuru elyafının %0,08'i olduğunda, kağıt üzerinde önemli bir güçlendirici etkiye sahiptir; katyonik selüloz eterin ikame derecesi ne kadar yüksek olursa, katyonik yük yoğunluğu o kadar büyük olur ve takviye etkisi o kadar iyi olur.

Zhanhong, viskozite değeri 5 olan hidroksietil selülozu hazırlamak için sıvı faz sentez yöntemini kullanıyor×104mPa·s veya daha fazla ve iki aşamalı alkalileştirme ve eterleştirme işlemi yoluyla kül değeri %0,3'ten az. İki alkalileştirme yöntemi kullanıldı. İlk yöntem seyreltici olarak asetonun kullanılmasıdır. Selüloz hammaddesi belirli bir konsantrasyondaki sodyum hidroksit sulu çözeltisinde doğrudan bazlaştırılır. Bazlaştırma reaksiyonu gerçekleştirildikten sonra, eterleştirme reaksiyonunu doğrudan gerçekleştirmek için bir eterleştirme maddesi eklenir. İkinci yöntem, selüloz ham maddesinin sulu bir sodyum hidroksit ve üre çözeltisi içinde alkalileştirilmesi ve bu yöntemle hazırlanan alkali selülozun, eterleşme reaksiyonundan önce fazla kül suyunu çıkarmak için sıkılması gerektiğidir. Deneysel sonuçlar, seçilen seyreltici miktarı, eklenen etilen oksit miktarı, alkalileştirme süresi, ilk reaksiyonun sıcaklığı ve süresi ve ikinci reaksiyonun sıcaklığı ve süresi gibi faktörlerin performans üzerinde büyük etkiye sahip olduğunu göstermektedir. ürünün.

Xu Qin ve diğerleri. alkali selüloz ve propilen oksidin eterleşme reaksiyonunu gerçekleştirmiş ve gaz-katı faz yöntemiyle düşük ikame derecesine sahip hidroksipropil selüloz (HPC) sentezlemiştir. Propilen oksidin kütle fraksiyonunun, sıkma oranının ve eterleşme sıcaklığının HPC'nin eterleşme derecesi ve propilen oksidin etkin kullanımı üzerindeki etkileri araştırıldı. Sonuçlar, HPC'nin optimum sentez koşullarının %20 propilen oksit kütle oranı (selüloza kütle oranı), alkali selüloz ekstrüzyon oranı 3,0 ve eterifikasyon sıcaklığı 60°C olduğunu gösterdi.°C. Nükleer manyetik rezonans ile HPC'nin yapı testi, HPC'nin eterifikasyon derecesinin 0,23 olduğunu, propilen oksidin etkili kullanım oranının %41,51 olduğunu ve selüloz moleküler zincirinin hidroksipropil grupları ile başarılı bir şekilde bağlandığını göstermektedir.

Kong Xingjie ve diğerleri. Reaksiyon prosesinin ve ürünlerinin düzenlenmesini gerçekleştirmek amacıyla selülozun homojen reaksiyonunu gerçekleştirmek için çözücü olarak iyonik sıvı ile hidroksipropil selüloz hazırladı. Deney sırasında, mikrokristalin selülozu çözmek için sentetik imidazol fosfat iyonik sıvı 1, 3-dietilimidazol dietil fosfat kullanıldı ve alkalizasyon, eterifikasyon, asitleştirme ve yıkama yoluyla hidroksipropil selüloz elde edildi.

2.1.3 Karboksialkil eterlerin sentezi

En tipik karboksimetil selüloz karboksimetil selülozdur (CMC). Karboksimetil selülozun sulu çözeltisi, koyulaştırma, film oluşturma, bağlama, su tutma, kolloid koruma, emülsifikasyon ve süspansiyon işlevlerine sahiptir ve yıkamada yaygın olarak kullanılır. İlaç, gıda, diş macunu, tekstil, baskı ve boyama, kağıt yapımı, petrol, madencilik, ilaç, seramik, elektronik bileşenler, kauçuk, boya, pestisitler, kozmetik, deri, plastik ve petrol sondajı vb.

1918'de Alman E. Jansen karboksimetil selülozun sentez yöntemini icat etti. 1940 yılında Alman IG Farbeninaustrie Şirketinin Kalle fabrikasında endüstriyel üretim gerçekleştirilmiştir. 1947'de Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Wyandotle Chemical Company sürekli bir üretim sürecini başarıyla geliştirdi. ülkem ilk kez 1958 yılında Şangay Selüloit Fabrikasında CMC endüstriyel üretimine başlamıştır. Karboksimetil selüloz, sodyum hidroksit ve kloroasetik asitin etkisi altında rafine pamuktan üretilen bir selüloz eterdir. Endüstriyel üretim yöntemleri iki kategoriye ayrılabilir: farklı eterifikasyon ortamlarına göre su bazlı yöntem ve solvent bazlı yöntem. Reaksiyon ortamı olarak suyun kullanıldığı işleme su ortamı yöntemi, reaksiyon ortamında organik bir çözücü içeren işleme ise çözücü yöntemi adı verilir.

Araştırmaların derinleşmesi ve teknolojinin ilerlemesi ile karboksimetil selülozun sentezine yeni reaksiyon koşulları uygulanmıştır ve yeni solvent sistemi, reaksiyon süreci veya ürün kalitesi üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Olaru ve ark. Etanol-aseton karışık sistemi kullanılarak selülozun karboksimetilasyon reaksiyonunun, tek başına etanol veya asetonun reaksiyonundan daha iyi olduğunu buldu. Nicholson ve diğerleri. Sistemde ikame derecesi düşük CMC hazırlandı. Philipp ve arkadaşları yüksek oranda ikame edilmiş CMC'yi hazırladılar. Sırasıyla N-metilmorfolin-N oksit ve N,N dimetilasetamid/lityum klorür solvent sistemleri. Cai ve diğerleri. NaOH/üre solvent sisteminde CMC hazırlamak için bir yöntem geliştirdi. Ramos ve ark. pamuk ve sisalden rafine edilmiş selüloz ham maddesini karboksimetillemek için DMSO/tetrabütilamonyum florür iyonik sıvı sistemini çözücü olarak kullandı ve 2,17 gibi yüksek bir ikame derecesine sahip bir CMC ürünü elde etti. Chen Jinghuan ve diğerleri. Hammadde olarak yüksek hamur konsantrasyonuna (%20) sahip selüloz, modifikasyon reaktifleri olarak sodyum hidroksit ve akrilamid kullanılmış, ayarlanan süre ve sıcaklıkta karboksietilasyon modifikasyon reaksiyonu gerçekleştirilmiş ve son olarak karboksietil bazlı selüloz elde edilmiştir. Modifiye ürünün karboksietil içeriği, sodyum hidroksit ve akrilamid miktarı değiştirilerek düzenlenebilir.

2.2 Karışık eterlerin sentezi

Hidroksipropil metil selüloz eter, doğal selülozdan alkalizasyon ve eterifikasyon modifikasyonu yoluyla elde edilen, soğuk suda çözünebilen bir tür polar olmayan selüloz eterdir. Sodyum hidroksit çözeltisi ile alkalileştirilir ve belirli miktarda izopropanol ve toluen solventi eklenir, benimseyen eterleştirme maddesi metil klorür ve propilen oksittir.

Dai Mingyun ve ark. hidrofilik polimerin omurgası olarak hidroksietil selüloz (HEC) kullandı ve hidrofobik grup bütil grubunu ayarlamak için hidrofobikleştirici madde bütil glisidil eteri (BGE) eterifikasyon reaksiyonuyla omurga üzerine aşıladı. Grubun ikame derecesi, böylece uygun bir hidrofilik-lipofilik denge değerine sahip olur ve sıcaklığa duyarlı bir 2-hidroksi-3-bütoksipropil hidroksietil selüloz (HBPEC) hazırlanır; sıcaklığa duyarlı bir özellik hazırlanır Selüloz bazlı fonksiyonel malzemeler, sürekli ilaç salınımı ve biyoloji alanlarında fonksiyonel malzemelerin uygulanması için yeni bir yol sağlar.

Chen Yangming ve diğerleri, hammadde olarak hidroksietil selülozu kullandılar ve izopropanol çözelti sisteminde, karışık eter hidroksietil karboksimetil selüloz hazırlamak için homojen reaksiyon için reaktana az miktarda Na2B4O7 eklediler. Ürün suda anında bulunur ve viskozitesi stabildir.

Wang Peng, temel hammadde olarak doğal selülozla rafine edilmiş pamuk kullanıyor ve alkalizasyon ve eterifikasyon reaksiyonları Bileşik eter yoluyla tekdüze reaksiyon, yüksek viskozite, iyi asit direnci ve tuz direncine sahip karboksimetil hidroksipropil selüloz üretmek için tek adımlı bir eterleştirme işlemi kullanıyor. Tek aşamalı eterifikasyon prosesi kullanılarak üretilen karboksimetil hidroksipropil selüloz, iyi bir tuz direncine, asit direncine ve çözünürlüğe sahiptir. Propilen oksit ve kloroasetik asitin bağıl miktarları değiştirilerek farklı karboksimetil ve hidroksipropil içerikli ürünler hazırlanabilir. Test sonuçları, tek adımlı yöntemle üretilen karboksimetil hidroksipropil selülozun kısa bir üretim döngüsüne, düşük solvent tüketimine sahip olduğunu ve ürünün tek değerlikli ve iki değerlikli tuzlara karşı mükemmel dirence ve iyi asit direncine sahip olduğunu göstermektedir. Diğer selüloz eter ürünleriyle karşılaştırıldığında gıda ve petrol arama alanlarında daha güçlü bir rekabet gücüne sahiptir.

Hidroksipropilmetilselüloz (HPMC), tüm selüloz türleri arasında en çok yönlü ve en iyi performans gösteren çeşittir ve aynı zamanda karışık eterler arasında ticarileştirmenin tipik bir temsilcisidir. 1927'de hidroksipropilmetilselüloz (HPMC) başarıyla sentezlendi ve izole edildi. 1938 yılında Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Dow Chemical Co., metil selülozun endüstriyel üretimini gerçekleştirerek ünlü “Methocel” markasını yarattı. Hidroksipropil metilselülozun büyük ölçekli endüstriyel üretimi 1948 yılında Amerika Birleşik Devletleri'nde başladı. HPMC'nin üretim süreci iki kategoriye ayrılabilir: gaz fazı yöntemi ve sıvı faz yöntemi. Şu anda Avrupa, Amerika ve Japonya gibi gelişmiş ülkeler gaz fazı sürecini daha fazla benimsiyor ve HPMC'nin yerli üretimi ağırlıklı olarak sıvı faz sürecine dayanıyor.

Zhang Shuangjian ve diğerleri ham madde olarak pamuk tozunu rafine ettiler, reaksiyon çözücü ortamı tolüen ve izopropanolde sodyum hidroksit ile alkalileştirdiler, eterleştirici madde propilen oksit ve metil klorür ile eterleştirdiler, reaksiyona soktular ve bir tür anında hidroksipropil metil alkol bazlı selüloz eter hazırladılar.

3. Görünüm

Selüloz, kaynak açısından zengin, yeşil ve çevre dostu, yenilenebilir, önemli bir kimyasal ve kimyasal hammaddedir. Selüloz eterifikasyon modifikasyonunun türevleri mükemmel performansa, geniş kullanım alanına ve mükemmel kullanım etkilerine sahip olup, ülke ekonomisinin ihtiyaçlarını büyük ölçüde karşılamaktadır. Toplumsal gelişmenin ihtiyaçları, sürekli teknolojik ilerleme ve gelecekte ticarileşmenin gerçekleşmesiyle birlikte, sentetik hammaddeler ve selüloz türevlerinin sentetik yöntemleri daha fazla sanayileştirilebilirse, daha kapsamlı bir şekilde kullanılacak ve daha geniş bir uygulama yelpazesini gerçekleştirebilecektir. Değer.