Sellyuloza efirining xarakteristikasi, olinishi va sanoatda qo‘llanilishi

Tsellyuloza efirining turlari, tayyorlash usullari, xossalari va xususiyatlari, shuningdek, tsellyuloza efirining neft, qurilish, qog'oz ishlab chiqarish, to'qimachilik, tibbiyot, oziq-ovqat, fotoelektr materiallari va kundalik kimyo sanoatida qo'llanilishi ko'rib chiqildi. Tsellyuloza efiri hosilalarining rivojlanish istiqboliga ega ayrim yangi navlari joriy etildi va ularni qoʻllash istiqbollari oʻrganildi.

Kalit so'zlar:tsellyuloza efiri; Ishlash; Ariza; Tsellyuloza hosilalari

Tsellyuloza bir xil tabiiy polimer birikmasidir. Uning kimyoviy tuzilishi polisaxarid makromolekulasi bo'lib, asos halqasi sifatida suvsiz b-glyukoza bo'lib, har bir asos halqasida bitta asosiy gidroksil guruhi va ikkita ikkilamchi gidroksil guruhi mavjud. Kimyoviy modifikatsiya orqali bir qator tsellyuloza hosilalarini olish mumkin, tsellyuloza efiri ulardan biridir. Tsellyuloza efiri tsellyuloza va NaOH reaksiyasidan olinadi, so'ngra qo'shimcha mahsulot tuzi va natriy tsellyulozasini yuvish orqali metan xlorid, etilen oksidi, propilen oksidi va boshqalar kabi turli funktsional monomerlar bilan efirlanadi. Tsellyuloza efiri tsellyulozaning muhim hosilasi bo'lib, tibbiyot va sog'liqni saqlash, kundalik kimyo, qog'oz, oziq-ovqat, tibbiyot, qurilish, materiallar va boshqa sohalarda keng qo'llanilishi mumkin. Shuning uchun tsellyuloza efirini ishlab chiqish va undan foydalanish qayta tiklanadigan biomassa resurslaridan kompleks foydalanish, yangi materiallar va yangi texnologiyalarni ishlab chiqish uchun ijobiy ahamiyatga ega.

1. Sellyuloza efirining tasnifi va olinishi

Tsellyuloza efirlarining tasnifi odatda ion xossalariga ko'ra to'rt toifaga bo'linadi.

1.1 Noionik tsellyuloza efiri

Ion bo'lmagan tsellyuloza efiri asosan tsellyuloza alkil efiridir, tayyorlash usuli tsellyuloza va NaOH reaktsiyasi bilan, so'ngra metan xlorid, etilen oksidi, propilen oksidi eterifikatsiya reaktsiyasi kabi turli xil funktsional monomerlar bilan va keyin yon mahsulotni yuvish orqali. olish uchun tuz va natriy tsellyuloza. Asosiy metil tsellyuloza efiri, metil gidroksietil tsellyuloza efiri, metil gidroksipropil tsellyuloza efiri, gidroksietil tsellyuloza efiri, siyanoetil tsellyuloza efiri, gidroksibutil tsellyuloza efiri. Uning qo'llanilishi juda keng.

1.2 Anion tsellyuloza efiri

Anion tsellyuloza efiri asosan karboksimetil tsellyuloza natriy, karboksimetil gidroksietil tsellyuloza natriydir. Tayyorlash usuli tsellyuloza va NaOH reaktsiyasi bilan, so'ngra monokloroatsetik kislota yoki etilen oksidi, propilen oksidi bilan eterifikatsiya qilinadi va keyin yon mahsulot tuzi va natriy tsellyulozani olish uchun yuviladi.

1.3 kationik tsellyuloza efiri

Kationik tsellyuloza efiri asosan 3 - xlor - 2 - gidroksipropil trimetil ammoniy xlorid tsellyuloza efiridir. Tayyorlash usuli tsellyuloza va NaOH reaktsiyasi, so'ngra katyonik efirlashtiruvchi vosita 3 - xlor - 2 - gidroksipropil trimetil ammoniy xlorid yoki etilen oksidi, propilen oksidi bilan birga eterlash reaksiyasi, so'ngra qo'shimcha mahsulot tuzi va natriyni yuvishdir. olish uchun tsellyuloza.

1.4 Tsvitterion tsellyuloza efiri

Tsvitterion tsellyuloza efiri molekulyar zanjirda ham anion guruhlari, ham kationik guruhlarga ega, tayyorlash usuli tsellyuloza va NaOH reaktsiyasi, so'ngra xloroasetik kislota va katyonik efirlashtiruvchi vosita 3 - xlor - 2 gidroksipropil trimetil ammoniy xloridning eterifikatsiya reaktsiyasi va keyin yuviladi. yon mahsulot tuz va natriy tsellyuloza tomonidan va olingan.

2.tsellyuloza efirining xossalari va xususiyatlari

2.1 Tashqi ko'rinish xususiyatlari

Tsellyuloza efiri odatda oq yoki sutsimon oq, mazasiz, toksik bo'lmagan, tolali kukunning suyuqligi, namlikni oson so'rishi, suvda shaffof yopishqoq barqaror kolloidga erigan.

2.2 Filmning shakllanishi va yopishishi

Tsellyuloza efirining eterifikatsiyasi uning eruvchanligi, plyonka hosil qilish qobiliyati, bog'lanish kuchi va tuzga chidamlilik kabi xususiyatlariga katta ta'sir ko'rsatadi. Tsellyuloza efiri yuqori mexanik kuchga, moslashuvchanlikka, issiqlikka chidamliligiga va sovuqqa chidamliligiga ega va turli qatronlar va plastifikatorlar bilan yaxshi mos keladi, plastmassa, plyonkalar, laklar, yopishtiruvchi moddalar, lateks va farmatsevtika qoplama materiallarini ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin.

2.3 Eruvchanligi

Metil tsellyuloza sovuq suvda eriydi, issiq suvda erimaydi, lekin ba'zi organik erituvchilarda ham eriydi; Metil gidroksietil tsellyuloza sovuq suvda eriydi, issiq suvda va organik erituvchilarda erimaydi. Ammo metiltsellyuloza va metil gidroksietiltsellyulozaning suvdagi eritmasi qizdirilganda metiltsellyuloza va metil gidroksietiltsellyuloza cho'kmaga tushadi. Metil tsellyuloza 45 ~ 60 ℃ da cho'kadi, aralash eterlangan metil gidroksietil tsellyuloza esa 65 ~ 80 ℃ da cho'kadi. Harorat pasayganda, cho'kmalar qayta eriydi.

Natriy gidroksietil tsellyuloza va karboksimetil gidroksietil tsellyuloza har qanday haroratda suvda eriydi, lekin organik erituvchilarda erimaydi (bir nechta istisnolardan tashqari).

2.4 Qalinlash

Sellyuloza efiri suvda kolloid shaklda eriydi va uning yopishqoqligi tsellyuloza efirining polimerlanish darajasiga bog'liq. Eritmada hidratsiyaning makromolekulalari mavjud. Makromolekulalar chigallashganligi sababli eritmaning oqim harakati Nyuton suyuqliklarinikidan farq qiladi, lekin siljish kuchlarining o'zgarishi bilan o'zgaruvchan xatti-harakatni namoyon qiladi. Tsellyuloza efirining makromolekulyar tuzilishi tufayli eritmaning qovushqoqligi konsentratsiya ortishi bilan tez ortadi va harorat oshishi bilan tez kamayadi.

2.5 Buzilish qobiliyati

Sellyuloza efiri suvli fazada ishlatiladi. Suv bor ekan, bakteriyalar ko'payadi. Bakteriyalarning ko'payishi ferment bakteriyalarini ishlab chiqarishga olib keladi. Ferment bakteriyalari tsellyuloza efiri bilan o'zaro almashtirilmagan suvsizlangan glyukoza birligi aloqasini buzdi va polimerning molekulyar og'irligi kamaydi. Shuning uchun, agar tsellyuloza efirining suvli eritmasi uzoqroq vaqt davomida saqlanishi kerak bo'lsa, antibakterial tsellyuloza efiri ishlatilsa ham, unga konservant qo'shilishi kerak.

3.tsellyuloza efirining sanoatda qo'llanilishi

3.1 Neft sanoati

Natriy karboksimetil tsellyuloza asosan neft qazib olishda ishlatiladi. Yopishqoqlikni oshirish va suv yo'qotilishini kamaytirish uchun loy ishlab chiqarishda ishlatiladi. Turli xil eruvchan tuzlarning ifloslanishiga qarshi turishi va neftni qayta ishlash tezligini yaxshilashi mumkin.

Natriy karboksimetil gidroksipropil tsellyuloza va natriy karboksimetil gidroksietil tsellyuloza yaxshi burg'ulash loyini tozalash vositasi va yakuniy suyuqlik materiallarini tayyorlash, yuqori pulpa tezligi, tuzga chidamlilik, kaltsiy qarshiligi, yaxshi viskozizatsiya qobiliyati, haroratga chidamlilik (160 ℃). Chuchuk suv, dengiz suvi va to'yingan sho'r suvli burg'ulash suyuqligini tayyorlash uchun javob beradi, kaltsiy xlorid og'irligi ostida turli xil zichlikdagi (103 ~ 1279 / sm3) burg'ulash suyuqligiga aralashtirilishi mumkin va uni ma'lum bir yopishqoqlik va past filtratsiyaga ega qiladi. sig'imi, uning viskozitesi va filtrlash qobiliyati gidroksietil tsellyulozadan yaxshiroqdir, yaxshi neft ishlab chiqarish qo'shimchalari hisoblanadi. Natriy karboksimetil tsellyuloza tsellyuloza hosilalarini neftni ekspluatatsiya qilish jarayonida keng qo'llaniladi, burg'ulash suyuqligi, tsementlash suyuqligi, sindirish suyuqligi va neft ishlab chiqarishni yaxshilash uchun ishlatiladi, ayniqsa burg'ulash suyuqligi iste'moli kattaroq, asosiy uchish va qo'nish filtrlash va viskozifikatsiya.

Gidroksietil tsellyuloza burg'ulash, tugatish va sementlash jarayonida loyni qalinlashtiruvchi stabilizator sifatida ishlatiladi. Chunki gidroksietil tsellyuloza va natriy karboksimetil tsellyuloza, yaxshi qalinlashtiruvchi ta'sirga nisbatan guar gumi, suspenziya qumi, yuqori tuz miqdori, yaxshi issiqlikka chidamliligi va kichik qarshilik, kamroq suyuqlik yo'qotilishi, singan kauchuk blok, past qoldiq xususiyatlari keng qo'llanilgan.

3.2 Qurilish va qoplama sanoati

Bino qurilishi va gipsli ohak qo'shimchasi: natriy karboksimetil tsellyuloza sekinlashtiruvchi vosita, suvni ushlab turuvchi vosita, quyuqlashtiruvchi va biriktiruvchi sifatida ishlatilishi mumkin, gipsli taglik va tsement pastki gips, ohak va zamin tekislash materiallarini tarqatuvchi, suvni ushlab turuvchi vosita, qalinlashtiruvchi sifatida ishlatilishi mumkin. Bu karboksimetil tsellyulozadan tayyorlangan gazbeton bloklari uchun ohakning ish qobiliyatini, suvni ushlab turishini va yorilishga chidamliligini yaxshilaydigan va blok devorining yorilishi va bo'shlig'iga yo'l qo'ymaslik uchun maxsus tosh va gipsli ohak qo'shimchasining bir turi.

Bino sirtini bezash materiallari: Cao Mingqian va boshqa metil tsellyuloza atrof-muhitni muhofaza qilish qurilish sirtini bezash materiallaridan tayyorlangan, uni ishlab chiqarish jarayoni oddiy, toza, yuqori sifatli devor, tosh plitka yuzasi uchun ishlatilishi mumkin, shuningdek, ustun uchun ishlatilishi mumkin. , planshet yuzasini bezash. Karboksimetil tsellyulozadan tayyorlangan Huang Jianping - kuchli bog'lash kuchiga ega, yaxshi deformatsiya qobiliyatiga ega, yoriqlar va yiqilmaydi, yaxshi suv o'tkazmaydigan effekt, yorqin va rangli rang, mukammal dekorativ effektga ega bo'lgan keramik plitka plomba moddasi.

Qoplamalarda qo'llanilishi: Metil tsellyuloza va gidroksietil tsellyuloza lateks qoplamalar uchun stabilizator, qalinlashtiruvchi va suvni ushlab turuvchi vosita sifatida ishlatilishi mumkin, bundan tashqari, rangli tsement qoplamalari uchun dispersant, viskozifikator va plyonka hosil qiluvchi vosita sifatida ham foydalanish mumkin. Lateks bo'yoqqa tegishli spetsifikatsiyalar va yopishqoqlik bilan tsellyuloza efirini qo'shish lateks bo'yoqning qurilish ish faoliyatini yaxshilashi, chayqalishini oldini olish, saqlash barqarorligini yaxshilash va quvvatni qoplash imkonini beradi. Chet elda asosiy iste'mol sohasi lateks qoplamalardir, shuning uchun tsellyuloza efir mahsulotlari ko'pincha lateks bo'yoq quyuqlashtiruvchi birinchi tanlovga aylanadi. Misol uchun, modifikatsiyalangan metil gidroksietil tsellyuloza efiri o'zining yaxshi keng qamrovli xususiyatlari tufayli lateks bo'yoqning quyuqlashtiruvchi qismida etakchi o'rinni saqlab qolishi mumkin. Masalan, tsellyuloza efirining o'ziga xos termal jel xususiyatlari va eruvchanligi, tuzga chidamliligi, issiqlikka chidamliligi va tegishli sirt faolligiga ega bo'lganligi sababli, suvni ushlab turish agenti, suspenziya agenti, emulsifikator, plyonka hosil qiluvchi vosita, moylash, bog'lovchi va reologik tuzatish sifatida foydalanish mumkin. .

3.3 Qog'oz sanoati

Qog'oz nam qo'shimchalari: CMC tolani tarqatuvchi va qog'oz kuchaytirgich sifatida ishlatilishi mumkin, pulpaga qo'shilishi mumkin, chunki natriy karboksimetil tsellyuloza va pulpa va qadoqlash zarralari bir xil zaryadga ega, tolaning tekisligini oshirishi, mustahkamligini oshirishi mumkin. qog'oz. Qog'oz ichiga qo'shilgan mustahkamlovchi sifatida u tolalar orasidagi bog'lanish hamkorligini oshiradi va kuchlanish kuchini, sinish qarshiligini, qog'oz tekisligini va boshqa jismoniy ko'rsatkichlarni yaxshilashi mumkin. Natriy karboksimetil tsellyuloza ham pulpada o'lchov vositasi sifatida ishlatilishi mumkin. O'zining o'lchov darajasiga qo'shimcha ravishda, u rozin, AKD va boshqa o'lchov vositalarining himoya vositasi sifatida ham ishlatilishi mumkin. Kationik tsellyuloza efiri qog'ozni ushlab turish uchun yordamchi filtr sifatida ham ishlatilishi mumkin, nozik tola va plomba moddasining ushlab turish tezligini yaxshilaydi, qog'ozni mustahkamlash sifatida ham foydalanish mumkin.

Qoplama yopishtiruvchi: Qog'oz yopishtiruvchi qoplamani qayta ishlash uchun ishlatiladi, pishloqni, lateksning bir qismini almashtirishi mumkin, shuning uchun bosma siyoh kirib borishi oson, qirrasi aniq. Bundan tashqari, pigment dispersant, viskozifikator va stabilizator sifatida ham foydalanish mumkin.

Yuzaki o'lchov agenti: natriy karboksimetil tsellyuloza qog'oz sirtini o'lchash vositasi sifatida ishlatilishi mumkin, qog'ozning sirt mustahkamligini yaxshilaydi, hozirgi polivinil spirti bilan solishtirganda, o'zgartirilgan kraxmal sirt mustahkamligi taxminan 10% ga oshirilishi mumkin, dozasi kamayadi. taxminan 30% ga. Bu qog'oz ishlab chiqarish uchun istiqbolli sirt o'lchami agenti bo'lib, uning yangi navlari seriyasini faol ravishda ishlab chiqish kerak. Kationik tsellyuloza efiri katyonik kraxmalga qaraganda yaxshiroq sirt o'lchamiga ega, nafaqat qog'ozning sirt kuchini yaxshilash, balki qog'ozning siyoh emishini yaxshilash, bo'yash effektini oshirish, shuningdek, istiqbolli sirt o'lchov agenti hisoblanadi.

3.4 To‘qimachilik sanoati

To'qimachilik sanoatida tsellyuloza efiri to'qimachilik pulpasi uchun o'lchov agenti, tekislash agenti va qalinlashtiruvchi vosita sifatida ishlatilishi mumkin.

O'lchov vositasi: natriy karboksimetil tsellyuloza, gidroksietil karboksimetil tsellyuloza efiri, gidroksipropil karboksimetil tsellyuloza efiri va boshqa navlar kabi tsellyuloza efiri o'lchov vositasi sifatida ishlatilishi mumkin va yomonlashishi va mog'orlanishi, bosib chiqarish va bo'yash oson emas, o'lchamsiz, bir xil shaklga ega bo'lishi mumkin. suvdagi kolloid.

Nivelirlash agenti: bo'yoqning hidrofilik va osmotik kuchini oshirishi mumkin, chunki yopishqoqlik o'zgarishi kichik, rang farqini sozlash oson; Kationik tsellyuloza efiri ham bo'yash va bo'yash ta'siriga ega.

Qalinlashtiruvchi vosita: natriy karboksimetil tsellyuloza, gidroksietil karboksimetil tsellyuloza efiri, gidroksipropil karboksimetil tsellyuloza efiri chop etish va bo'yash uchun atala quyuqlashtiruvchi vosita sifatida ishlatilishi mumkin, kichik qoldiq, yuqori rang tezligi xususiyatlariga ega, juda potentsial to'qimachilik qo'shimchalari sinfidir.

3.5 Maishiy kimyo sanoati

Barqaror viskozifikator: qattiq kukunli xom ashyo pastasi mahsulotlaridagi natriy metilselüloz dispersiya suspenziyasi barqarorligini, suyuq yoki emulsiya kosmetikasida qalinlashtiruvchi, disperslashuvchi, homogenlashtiruvchi va boshqa rollarni bajaradi. U stabilizator va viskozifikator sifatida ishlatilishi mumkin.

Emulsifikatsiya qiluvchi stabilizator: malham, shampun emulsifikatori, qalinlashtiruvchi vosita va stabilizator qiling. Natriy karboksimetil gidroksipropil tsellyuloza yaxshi tiksotropik xususiyatlarga ega bo'lgan tish pastasida yopishtiruvchi stabilizator sifatida ishlatilishi mumkin, shuning uchun tish pastasi yaxshi shakllanishga, uzoq muddatli deformatsiyaga, bir xil va nozik ta'mga ega. Natriy karboksimetil gidroksipropil tsellyuloza tuziga chidamliligi, kislotaga chidamliligi ustundir, ta'siri karboksimetil tsellyulozadan ancha yaxshi, viskozifikatorda yuvish vositasi, axloqsizlikni biriktiruvchi vosita sifatida ishlatilishi mumkin.

Dispersiyani quyuqlashtiruvchi: detarjan ishlab chiqarishda natriy karboksimetil tsellyuloza detarjan detarjan axloqsizlik dispersant, suyuq detarjan quyuqlashtiruvchi va dispersant sifatida umumiy foydalanish.

3.6 Farmatsevtika va oziq-ovqat sanoati

Farmatsevtika sanoatida gidroksipropil karboksimetil tsellyuloza dori vositalarining qo'shimcha moddalari sifatida, og'iz orqali yuboriladigan dori skeletlari nazorati ostida chiqariladigan va doimiy ravishda chiqariladigan preparatlarda keng qo'llaniladi, dori vositalarining chiqarilishini tartibga solish uchun bo'shatishni blokirovka qiluvchi material sifatida, qoplama materiali, barqaror bo'shatish agenti, doimiy ozod pelletlari sifatida ishlatilishi mumkin. , uzluksiz chiqariladigan kapsulalar. Eng ko'p ishlatiladigan metil karboksimetil tsellyuloza, etil karboksimetil tsellyuloza, masalan, MC ko'pincha planshetlar va kapsulalar yoki qoplangan shakar bilan qoplangan planshetlar ishlab chiqarishda ishlatiladi.

Tsellyuloza efirining sifatli darajasi oziq-ovqat sanoatida ishlatilishi mumkin, turli xil oziq-ovqatlarda samarali qalinlashtiruvchi vosita, emulsifikator, stabilizator, yordamchi moddalar, suvni ushlab turuvchi vosita va mexanik ko'pikli vosita hisoblanadi. Metil tsellyuloza va gidroksipropil metil tsellyuloza zararli bo'lmagan metabolik inert moddalar sifatida tan olingan. Sut va qaymoq mahsulotlari, ziravorlar, murabbo, jele, bankalar, stol siroplari va ichimliklar kabi oziq-ovqatlarga yuqori tozalikdagi (99,5% yoki undan ko'p tozalik) karboksimetil tsellyuloza qo'shilishi mumkin. 90% dan ortiq karboksimetil tsellyulozaning tozaligi oziq-ovqat bilan bog'liq jihatlarda, masalan, yangi mevalarni tashish va saqlashda qo'llanilishi mumkin, plastik o'rash yaxshi saqlovchi ta'sirga ega, kamroq ifloslanish, shikastlanmaslik, mexanizatsiyalashgan ishlab chiqarish afzalliklari.

3.7 Optik va elektr funktsional materiallar

Elektrolitlar qalinlashtiruvchi stabilizator: tsellyuloza efirining yuqori tozaligi tufayli yaxshi kislota qarshiligi, tuzga chidamliligi, ayniqsa temir va og'ir metall tarkibi past, shuning uchun kolloid juda barqaror, gidroksidi akkumulyator, sink marganets batareyasi elektrolitlari qalinlashtiruvchi stabilizator uchun mos keladi.

Suyuq kristall materiallar: 1976 yildan beri gidroksipropil tsellyulozaning birinchi kashfiyoti - suv tizimining suyuq kristalli fazasi mos organik eritmada topilgan, yuqori konsentratsiyada ko'plab tsellyuloza hosilalari anizotrop eritma hosil qilishi mumkin, masalan, gidroksipropil tsellyuloza va uning asetat, propionat. , benzoat, ftalat, asetiksietil tsellyuloza, gidroksietiltsellyuloza va boshqalar. Kolloid ionli suyuq kristalli eritma hosil qilishdan tashqari, gidroksipropil tsellyulozaning ba'zi efirlari ham bu xususiyatni ko'rsatadi.

Ko'pgina tsellyuloza efirlari termotropik suyuq kristall xususiyatlarini ko'rsatadi. Asetil gidroksipropil tsellyuloza 164 ℃ ostida termojenik xolesterik suyuq kristal hosil qildi. Asetoatsetat gidroksipropil tsellyuloza, trifloroatsetat gidroksipropil tsellyuloza, gidroksipropil tsellyuloza va uning hosilalari, etil gidroksipropil tsellyuloza, trimetilsilikselüloza va butildimetilsilikselüloza, geptil tsellyuloza va butokseluloz, va boshqalar ed termojenik xolesterik suyuq kristall. Tsellyuloza benzoat, p-metoksibenzoat va p-metilbenzoat, tsellyuloza geptanat kabi ba'zi tsellyuloza efirlari termojenik xolesterik suyuq kristallarni hosil qilishi mumkin.

Elektr izolyatsiya materiali: akrilonitril uchun siyanoetil tsellyuloza eterifikatsiya qiluvchi vosita, uning yuqori dielektrik o'tkazuvchanligi, past yo'qotish koeffitsienti, fosfor va elektroluminesans lampalar qatron matritsasi va transformator izolyatsiyasi sifatida ishlatilishi mumkin.

4. Yakunlovchi so‘zlar

Maxsus funktsiyalarga ega bo'lgan tsellyuloza hosilalarini olish uchun kimyoviy modifikatsiyadan foydalanish dunyodagi eng katta tabiiy organik moddalar bo'lgan tsellyulozadan yangi foydalanishni topishning samarali usuli hisoblanadi. Tsellyuloza hosilalaridan biri sifatida tsellyuloza efiri, masalan, fiziologik zararsiz, ifloslanishsiz suvda eruvchan polimer materiallari, chunki uning ajoyib xususiyatlari, ko'plab sohalarda qo'llanilgan va rivojlanish uchun yanada keng istiqbolga ega bo'ladi.