Tsellyuloza efirini qanday tayyorlash mumkin?

Tsellyuloza efiri tsellyulozaning eterifikatsiya modifikatsiyasi natijasida olingan tsellyuloza hosilasining bir turi. U mukammal qalinlashuv, emulsifikatsiya, suspenziya, plyonka hosil bo'lishi, himoya kolloid, namlikni ushlab turish va yopishish xususiyatlari tufayli keng qo'llaniladi. Oziq-ovqat, tibbiyot, qog'oz ishlab chiqarish, qoplamalar, qurilish materiallari, neftni qayta ishlash, to'qimachilik va elektron komponentlar kabi ilmiy tadqiqot va sanoat tarmoqlarida milliy iqtisodiyotni rivojlantirishda muhim rol o'ynaydi. Ushbu maqolada tsellyulozaning eterifikatsiya modifikatsiyasini tadqiq qilish jarayoni ko'rib chiqiladi.

Tsellyulozaefirtabiatdagi eng koʻp organik polimer hisoblanadi. U qayta tiklanadigan, yashil va biomoslashuvchan. Kimyoviy muhandislik uchun muhim asosiy xom ashyo hisoblanadi. Eterlanish reaktsiyasidan olingan molekuladagi turli o'rinbosarlarga ko'ra, uni bitta efirlarga bo'lish va aralashtirish mumkin. tsellyuloza efirlar.Mana biz alkil efirlar, gidroksialkil efirlar, karboksialkil efirlar va aralash efirlarni oʻz ichiga olgan yagona efirlarni sintez qilish boʻyicha tadqiqotlarning borishini koʻrib chiqadi.

Kalit so'zlar: tsellyuloza efir, eterifikatsiya, yagona efir, aralash efir, tadqiqot taraqqiyoti

1.Tsellyulozaning eterifikatsiya reaksiyasi

Tsellyulozaning eterifikatsiya reaksiyasi efir eng muhim tsellyuloza derivatizatsiya reaksiyasidir.Tsellyulozaning eterifikatsiyasi ishqoriy sharoitda tsellyuloza molekulyar zanjirlaridagi gidroksil guruhlarining alkillashtiruvchi moddalar bilan reaksiyasi natijasida hosil boʻlgan hosilalar qatoridir. Tsellyuloza efir mahsulotlarining ko'p turlari mavjud bo'lib, ular eterifikatsiya reaktsiyasidan olingan molekulalardagi turli o'rinbosarlarga ko'ra yagona efirlarga va aralash efirlarga bo'linishi mumkin. Yagona efirlarni alkil efirlari, gidroksialkil efirlari va karboksialkil efirlariga bo‘lish mumkin, aralash efirlar esa molekulyar tuzilishda bog‘langan ikki yoki undan ortiq guruhlarga ega efirlarni bildiradi. Tsellyuloza efir mahsulotlari orasida karboksimetil tsellyuloza (CMC), gidroksietil tsellyuloza (HEC), gidroksipropil tsellyuloza (HPC), gidroksipropil metil tsellyuloza (HPMC) mavjud bo'lib, ular orasida ba'zi mahsulotlar tijoratlashtirilgan.

2.Tsellyuloza efirining sintezi

2.1 Yagona efir sintezi

Yagona efirlarga alkil efirlari (masalan, etiltsellyuloza, propiltsellyuloza, feniltsellyuloza, siyanoetiltsellyuloza va boshqalar), gidroksialkil efirlar (masalan, gidroksimetiltsellyuloza, gidroksietiltsellyuloza va boshqalar), karboksialkil tsellyuloza va boshqalar), karboksialkil tsellyuloza va boshqalar kiradi. va boshqalar).

2.1.1 Alkil efirlarning sintezi

Berglund va boshqalar dastlab tsellyulozani etilxlorid qo'shilgan NaOH eritmasi bilan ishladilar, so'ngra 65 °C haroratda metilxlorid qo'shdilar.°C dan 90 gacha°C va 3bar dan 15bar gacha bo'lgan bosim va metiltsellyuloza efirini ishlab chiqarish uchun reaksiyaga kirishdi. Bu usul yuqori darajada samarali bo'lishi mumkin Suvda eruvchan metiltsellyuloza efirlarini turli darajadagi almashtirish bilan olish uchun.

Etiltsellyuloza oq termoplastik granula yoki kukundir. Umumiy mahsulotlarda 44% ~ 49% etoksi mavjud. Ko'pgina organik erituvchilarda eriydi, suvda erimaydi. pulpa yoki paxta 40% ~ 50% natriy gidroksid suvli eritmasi bilan to'ldiriladi va ishqorlangan tsellyuloza etil tsellyuloza hosil qilish uchun etil xlorid bilan etoksillanadi. tsellyulozani ortiqcha etilxlorid va natriy gidroksidi bilan reaksiyaga solish orqali bir bosqichli usulda 43,98% etoksi tarkibiga ega etil tsellyuloza (EK) ni suyultiruvchi sifatida toluoldan foydalangan holda muvaffaqiyatli sintez qildi. Tajribada suyultiruvchi sifatida toluol ishlatilgan. Eterifikatsiya reaktsiyasi paytida u nafaqat etil xloridning gidroksidi tsellyulozaga tarqalishini rag'batlantirishi, balki yuqori darajada almashtirilgan etil tsellyulozani ham eritishi mumkin. Reaktsiya jarayonida reaksiyaga kirishmagan qism doimiy ravishda ta'sirlanishi mumkin, bu esa eterifikatsiya agentini hosil qiladi, uni bosib olish oson, shuning uchun etillanish reaktsiyasi geterogendan bir hilga o'zgaradi va mahsulotdagi o'rinbosarlarning taqsimlanishi bir xil bo'ladi.

etil tsellyulozani (EK) sintez qilish uchun etil bromidni eterifikatsiya agenti va erituvchi sifatida tetrahidrofurandan foydalangan va mahsulot strukturasini infraqizil spektroskopiya, yadro magnit-rezonansi va jel o'tkazuvchanlik xromatografiyasi bilan tavsiflagan. Sintezlangan etil tsellyulozaning almashinish darajasi taxminan 2,5 ga teng, molekulyar massa taqsimoti tor va organik erituvchilarda yaxshi eruvchanligi hisoblab chiqilgan.

xomashyo sifatida turli darajadagi polimerizatsiyaga ega tsellyuloza yordamida bir hil va heterojen usullar orqali siyanetil tsellyuloza (CEC) va eritma quyish va issiq presslash orqali zich CEC membrana materiallarini tayyorladi. Gözenekli CEC membranalari erituvchi bilan induktsiyalangan fazalarni ajratish (NIPS) texnologiyasi va bariy titanat / siyanoetil tsellyuloza (BT / CEC) nanokompozit membrana materiallari NIPS texnologiyasi bilan tayyorlandi va ularning tuzilishi va xususiyatlari o'rganildi.

o'z-o'zidan ishlab chiqilgan tsellyuloza erituvchidan (ishqor/karbamid eritmasi) siyanoetil tsellyulozani (CEC) eterifikatsiya agenti sifatida akrilonitril bilan bir hil sintez qilish uchun reaktsiya muhiti sifatida foydalangan va mahsulotning tuzilishi, xususiyatlari va qo'llanilishi bo'yicha tadqiqotlar o'tkazgan. chuqur o'rganish. Va turli reaktsiya sharoitlarini nazorat qilish orqali DS qiymatlari 0,26 dan 1,81 gacha bo'lgan bir qator CEClarni olish mumkin.

2.1.2 Gidroksialkil efirlarning sintezi

Fan Junlin va boshqalar 500 l reaktorda tozalangan paxtani xom ashyo sifatida va erituvchi sifatida 87,7% izopropanol-suvdan foydalangan holda gidroksietil tsellyulozani (HEC) bir bosqichli ishqorlash, bosqichma-bosqich neytrallash va bosqichma-bosqich eterifikatsiya qilish orqali tayyorladilar. . Natijalar shuni ko'rsatdiki, tayyorlangan gidroksietil tsellyuloza (HEC) molyar o'rnini bosuvchi MS 2,2-2,9 ga ega bo'lib, 2,2-2,4 molyar almashtirish bilan Dows 250 HEC tijorat darajasidagi mahsulot bilan bir xil sifat standartiga erishdi. Lateks bo'yoq ishlab chiqarishda HECdan foydalanish lateks bo'yoqning plyonka hosil qilish va tekislash xususiyatlarini yaxshilashi mumkin.

Liu Dan va boshqalar gidroksietiltsellyuloza (HEC) va 2,3-epoksipropiltrimetilamoniy xlorid (GTA) ning gidroksidi kataliz ta'sirida yarim quruq usulida to'rtlamchi ammoniy tuzi kationik gidroksietil tsellyulozani tayyorlashni muhokama qildilar. efir shartlari. Kationik gidroksietiltsellyuloza efirini qog'ozga qo'shishning ta'siri o'rganildi. Tajriba natijalari shuni ko'rsatadiki: oqartirilgan qattiq yog'och pulpasida, kationli gidroksietiltsellyuloza efirining o'rnini bosish darajasi 0,26 bo'lsa, umumiy ushlab turish darajasi 9% ga, suv filtrlash darajasi esa 14% ga oshadi; oqartirilgan qattiq yog'och pulpasida, qachon Katyonik gidroksietil tsellyuloza efiri miqdori pulpa tolasining 0,08% bo'lsa, u qog'ozga sezilarli mustahkamlovchi ta'sir ko'rsatadi; katyonik tsellyuloza efirini almashtirish darajasi qanchalik katta bo'lsa, katyonik zaryad zichligi qanchalik katta bo'lsa va mustahkamlovchi ta'sir shunchalik yaxshi bo'ladi.

Chjanhong qotishqoqlik qiymati 5 bo'lgan gidroksietil tsellyulozani tayyorlash uchun suyuq fazali sintez usulidan foydalanadi.×104 mPa·s yoki undan ortiq va ikki bosqichli gidroksidi va eterifikatsiya jarayoni orqali 0,3% dan kam kul qiymati. Ikki alkalizatsiya usuli qo'llanilgan. Birinchi usul asetonni suyultiruvchi sifatida ishlatishdir. Tsellyuloza xom ashyosi to'g'ridan-to'g'ri natriy gidroksidi suvli eritmasining ma'lum bir konsentratsiyasida asoslanadi. Bazalash reaktsiyasi amalga oshirilgandan so'ng, eterifikatsiya reaktsiyasini to'g'ridan-to'g'ri amalga oshirish uchun eterifikatsiya agenti qo'shiladi. Ikkinchi usul - tsellyuloza xom ashyosi natriy gidroksid va karbamidning suvli eritmasida ishqorlanadi va bu usul bilan tayyorlangan gidroksidi tsellyulozani eterifikatsiya reaktsiyasidan oldin ortiqcha lyukitni olib tashlash uchun siqish kerak. Eksperimental natijalar shuni ko'rsatadiki, tanlangan suyultiruvchi miqdori, qo'shilgan etilen oksidi miqdori, gidroksidi vaqt, birinchi reaktsiyaning harorati va vaqti, ikkinchi reaktsiyaning harorati va vaqti kabi omillarning barchasi ishlashga katta ta'sir qiladi. mahsulotning.

Xu Qin va boshqalar. ishqorli tsellyuloza va propilen oksidning eterifikatsiya reaksiyasini o'tkazdi va gaz-qattiq faza usulida past almashinish darajasiga ega gidroksipropil tsellyuloza (HPC) sintez qildi. Propilen oksidining massa ulushi, siqish nisbati va eterlanish haroratining HPC ning eterlanish darajasiga va propilen oksididan samarali foydalanishga ta'siri o'rganildi. Natijalar shuni ko'rsatdiki, HPC ning optimal sintez sharoitlari propilen oksidi massa ulushi 20% (tsellyulozaga massa nisbati), gidroksidi tsellyuloza ekstruziyasi nisbati 3,0 va eterifikatsiya harorati 60 edi.°C. Yadro magnit rezonansi bilan HPC ning struktura testi shuni ko'rsatadiki, HPC ning eterifikatsiya darajasi 0,23, propilen oksidining samarali foydalanish darajasi 41,51% va tsellyuloza molekulyar zanjiri gidroksipropil guruhlari bilan muvaffaqiyatli bog'langan.

Kong Xingjie va boshqalar. Reaksiya jarayoni va mahsulotlarini tartibga solishni amalga oshirish uchun tsellyulozaning bir hil reaktsiyasini amalga oshirish uchun erituvchi sifatida ionli suyuqlik bilan gidroksipropil tsellyuloza tayyorladi. Tajriba davomida mikrokristalin tsellyulozani eritish uchun sintetik imidazol fosfat ionli suyuqlik 1, 3-dietilimidazol dietilfosfat ishlatildi va gidroksipropil tsellyuloza ishqorlash, efirlash, kislotalash va yuvish orqali olindi.

2.1.3 Karboksialkil efirlarning sintezi

Eng tipik karboksimetil tsellyuloza karboksimetil tsellyuloza (CMC). Karboksimetil tsellyulozaning suvli eritmasi quyuqlashtiruvchi, plyonka hosil qilish, bog'lash, suvni ushlab turish, kolloidni himoya qilish, emulsifikatsiya va suspenziya funktsiyalariga ega va yuvishda keng qo'llaniladi. Farmatsevtika, oziq-ovqat, tish pastasi, to'qimachilik, matbaa va bo'yash, qog'oz ishlab chiqarish, neft, tog'-kon sanoati, tibbiyot, keramika, elektron komponentlar, kauchuk, bo'yoq, pestitsidlar, kosmetika, charm, plastmassa va neft burg'ulash va boshqalar.

1918 yilda nemis E. Yansen karboksimetil tsellyulozani sintez qilish usulini ixtiro qildi. 1940 yilda Germaniyaning IG Farbeninaustrie kompaniyasining Kalle zavodi sanoat ishlab chiqarishini amalga oshirdi. 1947 yilda AQShning Wyandotle Chemical Company uzluksiz ishlab chiqarish jarayonini muvaffaqiyatli ishlab chiqdi. Mening mamlakatim birinchi marta 1958 yilda Shanxay tsellyuloid zavodida CMC sanoat ishlab chiqarishini yo'lga qo'ydi. Karboksimetil tsellyuloza natriy gidroksidi va xloroasetik kislota ta'sirida tozalangan paxtadan ishlab chiqarilgan tsellyuloza efiridir. Uning sanoat ishlab chiqarish usullarini ikki toifaga bo'lish mumkin: suvga asoslangan usul va turli xil eterifikatsiya vositalariga ko'ra erituvchiga asoslangan usul. Reaksiya muhiti sifatida suvdan foydalaniladigan jarayon suv muhiti usuli, reaksiya muhitida organik erituvchi bo‘lgan jarayon esa erituvchi usul deb ataladi.

Tadqiqotning chuqurlashishi va texnologiyaning rivojlanishi bilan karboksimetil tsellyuloza sintezi uchun yangi reaksiya sharoitlari qo'llanildi va yangi erituvchi tizim reaktsiya jarayoniga yoki mahsulot sifatiga sezilarli ta'sir ko'rsatadi. Olaru va boshqalar. etanol-aseton aralash tizimi yordamida tsellyulozaning karboksimetilatsiya reaktsiyasi faqat etanol yoki asetonga qaraganda yaxshiroq ekanligini aniqladi. Nikolson va boshqalar. Tizimda past darajadagi almashtirish bilan CMC tayyorlandi. Filipp va boshqalar yuqori darajada almashtirilgan CMC ni tayyorladilar N-metilmorfolin-N oksidi va N, N dimetilasetamid/litiy xlorid erituvchi tizimlari mos ravishda. Cai va boshqalar. NaOH/karbamid erituvchi tizimida CMC tayyorlash usulini ishlab chiqdi. Ramos va boshqalar. paxta va sisaldan tozalangan tsellyuloza xomashyosini karboksimetilatsiyalash uchun hal qiluvchi sifatida DMSO / tetrabutilammonium ftorid ionli suyuqlik tizimini ishlatgan va 2.17 dan yuqori almashtirish darajasiga ega CMC mahsulotini olgan. Chen Jinghuan va boshqalar. xomashyo sifatida yuqori pulpa konsentratsiyasi (20%) bo'lgan tsellyuloza, modifikatsiya reagentlari sifatida natriy gidroksidi va akrilamid ishlatilgan, belgilangan vaqt va haroratda karboksietillash modifikatsiyalash reaktsiyasini amalga oshirgan va nihoyat karboksietil asosli tsellyuloza olingan. O'zgartirilgan mahsulot tarkibidagi karboksietil miqdori natriy gidroksid va akrilamid miqdorini o'zgartirish orqali tartibga solinishi mumkin.

2.2 Aralash efirlarning sintezi

Gidroksipropil metil tsellyuloza efiri tabiiy tsellyulozadan gidroksidi va eterifikatsiya modifikatsiyasi orqali olingan sovuq suvda eriydigan qutbsiz tsellyuloza efirining bir turi. U natriy gidroksid eritmasi bilan ishqorlanadi va ma'lum miqdorda izopropanol va toluol erituvchi qo'shiladi, qabul qiluvchi eterifikatsiya agenti metilxlorid va propilen oksidi hisoblanadi.

Dai Mingyun va boshqalar. hidrofilik polimerning asosi sifatida gidroksietil tsellyuloza (HEC) dan foydalangan va hidrofobik guruh butil guruhini sozlash uchun eterifikatsiya reaktsiyasi orqali gidrofoblashtiruvchi vosita butil glitsidil efirni (BGE) magistralga payvand qilgan. Guruhning o'rnini bosish darajasi, shuning uchun u tegishli hidrofilik-lipofil muvozanat qiymatiga ega va haroratga javob beradigan 2-gidroksi-3-butoksipropil gidroksietil tsellyuloza (HBPEC) tayyorlanadi; haroratga javob beradigan xususiyat tayyorlanadi. Tsellyuloza asosidagi funktsional materiallar dori vositalarining barqaror chiqarilishi va biologiya sohalarida funktsional materiallarni qo'llashning yangi usulini ta'minlaydi.

Chen Yangming va boshqalar gidroksietil tsellyulozani xom ashyo sifatida ishlatgan va izopropanol eritma tizimida aralash efir gidroksietil karboksimetil tsellyulozani tayyorlash uchun bir hil reaktsiya uchun reaktivga oz miqdorda Na2B4O7 qo'shgan. Mahsulot suvda bir zumda bo'ladi va yopishqoqligi barqaror.

Vang Peng asosiy xom ashyo sifatida tabiiy tsellyuloza tozalangan paxtadan foydalanadi va bir xil reaktsiya, yuqori yopishqoqlik, yaxshi kislota qarshiligi va tuzga chidamliligi bilan karboksimetil gidroksipropil tsellyuloza ishlab chiqarish uchun bir bosqichli eterifikatsiya jarayonidan foydalanadi Murakkab efir. Bir bosqichli eterifikatsiya jarayonidan foydalangan holda, ishlab chiqarilgan karboksimetil gidroksipropil tsellyuloza tuzga chidamliligi, kislota qarshiligi va eruvchanligiga ega. Propilen oksidi va xloroasetik kislotaning nisbiy miqdorini o'zgartirib, turli xil karboksimetil va gidroksipropil tarkibiga ega mahsulotlarni tayyorlash mumkin. Sinov natijalari shuni ko'rsatadiki, bir bosqichli usul bilan ishlab chiqarilgan karboksimetil gidroksipropil tsellyuloza qisqa ishlab chiqarish aylanishiga ega, erituvchi iste'moli past va mahsulot monovalent va ikki valentli tuzlarga mukammal qarshilik va yaxshi kislota qarshiligiga ega. Boshqa tsellyuloza efir mahsulotlari bilan solishtirganda, u oziq-ovqat va neftni qidirish sohalarida kuchli raqobatbardoshlikka ega.

Gidroksipropilmetiltsellyuloza (HPMC) tsellyulozaning barcha turlari orasida eng ko'p qirrali va eng yaxshi ko'rsatkichli nav bo'lib, aralash efirlar orasida tijoratlashtirishning odatiy vakili hisoblanadi. 1927 yilda gidroksipropilmetilselüloza (HPMC) muvaffaqiyatli sintez qilindi va izolyatsiya qilindi. 1938 yilda Amerika Qo'shma Shtatlarining Dow Chemical Co. kompaniyasi metil tsellyulozani sanoat ishlab chiqarishini amalga oshirdi va taniqli "Methocel" savdo belgisini yaratdi. Gidroksipropil metiltsellyulozaning keng ko'lamli sanoat ishlab chiqarishi 1948 yilda Qo'shma Shtatlarda boshlangan. HPMC ishlab chiqarish jarayoni ikki toifaga bo'linishi mumkin: gaz fazasi usuli va suyuq faza usuli. Hozirgi vaqtda Evropa, Amerika va Yaponiya kabi rivojlangan mamlakatlar gaz fazasi jarayonini ko'proq qabul qilmoqdalar va HPMC ning mahalliy ishlab chiqarilishi asosan suyuq faza jarayoniga asoslangan.

Chjan Shuangjian va boshqalar paxta kukunini xom ashyo sifatida tozaladilar, uni toluol va izopropanoldagi natriy gidroksidi bilan ishqorlashdi, uni propilen oksidi va metil xlorid bilan eterlashtirdilar, reaksiyaga kirishdilar va bir xil lahzali gidroksipropil metil spirt asosli tsellyuloza tayyorladilar.

3. Outlook

Tsellyuloza resurslarga boy, yashil va ekologik toza, qayta tiklanadigan muhim kimyoviy va kimyoviy xom ashyo hisoblanadi. Tsellyuloza eterifikatsiyasi modifikatsiyasining lotinlari mukammal ishlashga, keng qo'llanilishiga va mukammal foydalanish effektlariga ega bo'lib, milliy iqtisodiyotning ehtiyojlarini katta darajada qondiradi. Va ijtimoiy rivojlanish ehtiyojlari, uzluksiz texnologik taraqqiyot va kelajakda tijoratlashtirishni amalga oshirish bilan, agar tsellyuloza hosilalarining sintetik xom ashyolari va sintetik usullari ko'proq sanoatlashtirilgan bo'lsa, ular to'liqroq qo'llaniladi va kengroq qo'llanilishini amalga oshiradi. Qiymat.