Dẫn xuất ete cellulose hòa tan trong nước

Cơ chế liên kết ngang, con đường và tính chất của các loại tác nhân liên kết ngang khác nhau và ete xenlulo tan trong nước đã được giới thiệu. Bằng cách sửa đổi liên kết ngang, độ nhớt, tính chất lưu biến, độ hòa tan và tính chất cơ học của ete cellulose hòa tan trong nước có thể được cải thiện đáng kể, để nâng cao hiệu suất ứng dụng của nó. Theo cấu trúc hóa học và tính chất của các liên kết ngang khác nhau, các loại phản ứng biến đổi liên kết ngang cellulose ether đã được tóm tắt và hướng phát triển của các liên kết ngang khác nhau trong các lĩnh vực ứng dụng khác nhau của cellulose ether đã được tóm tắt. Theo quan điểm về hiệu suất tuyệt vời của ete cellulose hòa tan trong nước được biến đổi bằng liên kết ngang và một số nghiên cứu trong và ngoài nước, việc biến đổi liên kết ngang của ete cellulose trong tương lai có triển vọng phát triển rộng lớn. Đây là tài liệu tham khảo của các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp sản xuất có liên quan.
Từ khóa: sửa đổi liên kết ngang; ete xenlulo; Cấu trúc hóa học; Độ hòa tan; Hiệu suất ứng dụng

Cellulose ether do hiệu suất tuyệt vời của nó, như một chất làm đặc, chất giữ nước, chất kết dính, chất kết dính và chất phân tán, chất keo bảo vệ, chất ổn định, chất huyền phù, chất nhũ hóa và chất tạo màng, được sử dụng rộng rãi trong sơn, xây dựng, dầu khí, hóa chất hàng ngày, thực phẩm và y học và các ngành công nghiệp khác. Ête xenlulo chủ yếu bao gồm metyl xenlulo,hydroxyetyl ​​cellulose,carboxymethyl cellulose, ethyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, hydroxyethyl methyl cellulose và các loại ether hỗn hợp khác. Cellulose ether được làm từ sợi bông hoặc sợi gỗ bằng cách kiềm hóa, ether hóa, rửa ly tâm, sấy khô, nghiền chuẩn bị, việc sử dụng các chất ether hóa thường sử dụng ankan halogen hóa hoặc epoxy alkane.
Tuy nhiên, trong quá trình ứng dụng ete cellulose hòa tan trong nước, xác suất sẽ gặp phải môi trường đặc biệt, chẳng hạn như nhiệt độ cao và thấp, môi trường axit-bazơ, môi trường ion phức tạp, những môi trường này sẽ gây ra độ đặc, độ hòa tan, giữ nước, độ bám dính, chất kết dính, hệ thống treo ổn định và quá trình nhũ hóa của ete cellulose hòa tan trong nước bị ảnh hưởng rất lớn, thậm chí dẫn đến mất hoàn toàn chức năng của nó.
Để cải thiện hiệu suất ứng dụng của ete cellulose, cần tiến hành xử lý liên kết ngang, sử dụng các tác nhân liên kết ngang khác nhau thì hiệu suất sản phẩm cũng khác nhau. Trên cơ sở nghiên cứu các loại chất liên kết ngang và phương pháp liên kết ngang của chúng, kết hợp với công nghệ liên kết ngang trong quy trình sản xuất công nghiệp, bài báo này thảo luận về sự liên kết ngang của ete xenluloza với các loại chất liên kết ngang khác nhau, cung cấp tài liệu tham khảo cho việc biến đổi liên kết ngang của ete xenluloza. .

1. Cấu trúc và nguyên lý liên kết ngang của ete xenlulo

ete xenlulozalà một loại dẫn xuất cellulose, được tổng hợp bằng phản ứng thay thế ether của ba nhóm hydroxyl rượu trên các phân tử cellulose tự nhiên và ankan halogen hóa hoặc ankan epoxide. Do sự khác nhau của các nhóm thế nên cấu trúc và tính chất của ete xenlulo cũng khác nhau. Phản ứng liên kết ngang của ete xenlulo chủ yếu liên quan đến quá trình ete hóa hoặc este hóa của -OH (OH trên vòng đơn vị glucose hoặc -OH trên nhóm thế hoặc carboxyl trên nhóm thế) và tác nhân liên kết ngang với các nhóm nhị phân hoặc nhiều nhóm chức, do đó hai hoặc nhiều phân tử ete cellulose liên kết với nhau tạo thành cấu trúc mạng lưới không gian đa chiều. Đó là ete cellulose liên kết ngang.
Nói chung, ete cellulose và tác nhân liên kết ngang của dung dịch nước chứa nhiều -OH như HEC, HPMC, HEMC, MC và CMC có thể được ete hóa hoặc liên kết ngang ester hóa. Vì CMC chứa các ion axit cacboxylic nên các nhóm chức trong tác nhân liên kết ngang có thể được este hóa liên kết ngang với các ion axit cacboxylic.
Sau phản ứng của -OH hoặc -COO- trong phân tử ete cellulose với tác nhân liên kết ngang, do giảm hàm lượng các nhóm tan trong nước và hình thành cấu trúc mạng đa chiều trong dung dịch, độ hòa tan, tính lưu biến và tính chất cơ học của nó sẽ được thay đổi. Bằng cách sử dụng các tác nhân liên kết ngang khác nhau để phản ứng với ete xenlulo, hiệu suất ứng dụng của ete xenlulo sẽ được cải thiện. Xenlulo ete thích hợp cho ứng dụng công nghiệp đã được điều chế.

2. Các loại tác nhân liên kết ngang

2.1 Chất tạo liên kết ngang Aldehyd
Các tác nhân liên kết ngang aldehyd dùng để chỉ các hợp chất hữu cơ chứa nhóm aldehyd (-CHO), có hoạt tính hóa học và có thể phản ứng với hydroxyl, amoniac, amit và các hợp chất khác. Các chất liên kết ngang aldehyd được sử dụng cho cellulose và các dẫn xuất của nó bao gồm formaldehyd, glyoxal, glutaraldehyd, glyceraldehyd, v.v. Nhóm Aldehyd có thể dễ dàng phản ứng với hai -OH để tạo thành acetal trong điều kiện axit yếu và phản ứng có thể thuận nghịch. Các ete cellulose phổ biến được biến đổi bởi các tác nhân liên kết ngang aldehyd là HEC, HPMC, HEMC, MC, CMC và các ete cellulose dạng nước khác.
Một nhóm aldehyd duy nhất được liên kết chéo với hai nhóm hydroxyl trên chuỗi phân tử ether cellulose và các phân tử ether cellulose được kết nối thông qua sự hình thành acetal, tạo thành cấu trúc không gian mạng, để thay đổi độ hòa tan của nó. Do phản ứng -OH tự do giữa tác nhân liên kết ngang aldehyd và ete xenlulo làm cho lượng nhóm ưa nước phân tử bị giảm dẫn đến khả năng hòa tan trong nước của sản phẩm kém. Do đó, bằng cách kiểm soát lượng tác nhân liên kết ngang, liên kết ngang vừa phải của ete xenlulo có thể làm chậm thời gian hydrat hóa và ngăn sản phẩm hòa tan quá nhanh trong dung dịch nước, dẫn đến kết tụ cục bộ.
Tác dụng của liên kết ngang aldehyde ete cellulose thường phụ thuộc vào lượng aldehyd, pH, tính đồng nhất của phản ứng liên kết ngang, thời gian liên kết ngang và nhiệt độ. Nhiệt độ và pH liên kết ngang quá cao hoặc quá thấp sẽ gây ra liên kết ngang không thể đảo ngược do hemiacet thành acetal, dẫn đến ete xenluloza hoàn toàn không tan trong nước. Lượng aldehyd và tính đồng nhất của phản ứng liên kết ngang ảnh hưởng trực tiếp đến mức độ liên kết ngang của ete xenlulo.
Formaldehyd ít được sử dụng để liên kết ngang ete xenlulo vì nó có độc tính cao và dễ bay hơi. Trước đây, formaldehyde được sử dụng nhiều hơn trong lĩnh vực sơn phủ, chất kết dính, dệt may và hiện nay nó dần được thay thế bằng các chất tạo liên kết ngang không formaldehyde có độc tính thấp. Tác dụng liên kết ngang của glutaraldehyde tốt hơn so với glyoxal, nhưng nó có mùi hăng nồng và giá của glutaraldehyde tương đối cao. Nhìn chung, trong công nghiệp, glyoxal thường được sử dụng để liên kết ngang ete xenlulo tan trong nước để cải thiện khả năng hòa tan của sản phẩm. Nói chung ở nhiệt độ phòng, pH 5 ~ 7 điều kiện axit yếu có thể được thực hiện phản ứng liên kết ngang. Sau khi liên kết ngang, thời gian hydrat hóa và thời gian hydrat hóa hoàn toàn của ete xenlulo sẽ dài hơn và hiện tượng kết tụ sẽ yếu đi. So với các sản phẩm không liên kết ngang, độ hòa tan của ete xenlulo tốt hơn và sẽ không có sản phẩm không hòa tan trong dung dịch, có lợi cho ứng dụng công nghiệp. Khi Zhang Shuangjian chuẩn bị hydroxypropyl methyl cellulose, chất liên kết ngang glyoxal đã được phun trước khi sấy khô để thu được hydroxypropyl methyl cellulose ngay lập tức với độ phân tán 100%, không dính vào nhau khi hòa tan và có độ phân tán và hòa tan nhanh, giúp giải quyết vấn đề bó trong thực tế ứng dụng và mở rộng lĩnh vực ứng dụng.
Trong điều kiện kiềm, quá trình thuận nghịch hình thành acetal sẽ bị phá vỡ, thời gian hydrat hóa của sản phẩm sẽ được rút ngắn và đặc tính hòa tan của ete cellulose không có liên kết ngang sẽ được phục hồi. Trong quá trình điều chế và sản xuất ete xenlulo, phản ứng liên kết ngang của aldehyd thường được thực hiện sau quá trình phản ứng ete, ở pha lỏng của quá trình rửa hoặc ở pha rắn sau khi ly tâm. Nói chung, trong quá trình rửa, độ đồng đều của phản ứng liên kết ngang là tốt, nhưng hiệu quả liên kết ngang lại kém. Tuy nhiên, do hạn chế của thiết bị kỹ thuật, độ đồng nhất liên kết ngang trong pha rắn kém nhưng hiệu quả liên kết ngang tương đối tốt hơn và lượng tác nhân liên kết ngang được sử dụng tương đối nhỏ.
Các tác nhân liên kết ngang Aldehyd đã biến đổi ete cellulose hòa tan trong nước, ngoài việc cải thiện khả năng hòa tan của nó, còn có những báo cáo có thể được sử dụng để cải thiện các tính chất cơ học, độ ổn định độ nhớt và các tính chất khác của nó. Ví dụ, Peng Zhang đã sử dụng glyoxal để liên kết ngang với HEC và khám phá ảnh hưởng của nồng độ tác nhân liên kết ngang, độ pH liên kết ngang và nhiệt độ liên kết ngang đến độ bền ướt của HEC. Kết quả cho thấy trong điều kiện liên kết ngang tối ưu, độ bền ướt của sợi HEC sau khi liên kết ngang tăng 41,5% và hiệu suất của nó được cải thiện đáng kể. Zhang Jin đã sử dụng nhựa phenolic hòa tan trong nước, glutaraldehyde và trichloroacetaldehyde để liên kết ngang CMC. Bằng cách so sánh các tính chất, dung dịch CMC nhựa phenolic hòa tan trong nước có độ nhớt giảm ít nhất sau khi xử lý ở nhiệt độ cao, nghĩa là khả năng chịu nhiệt độ tốt nhất.
2.2 Chất tạo liên kết ngang axit cacboxylic
Các tác nhân liên kết ngang của axit cacboxylic đề cập đến các hợp chất axit polycarboxylic, chủ yếu bao gồm axit succinic, axit malic, axit tartaric, axit citric và các axit nhị phân hoặc polycarboxylic khác. Chất liên kết ngang axit cacboxylic lần đầu tiên được sử dụng trong liên kết ngang sợi vải để cải thiện độ mịn của chúng. Cơ chế liên kết ngang như sau: nhóm carboxyl phản ứng với nhóm hydroxyl của phân tử xenlulo để tạo ra ete xenluloza liên kết ngang được este hóa. Welch và Yang và cộng sự. là những người đầu tiên nghiên cứu cơ chế liên kết ngang của các liên kết ngang axit cacboxylic. Quá trình liên kết ngang như sau: trong những điều kiện nhất định, hai nhóm axit cacboxylic liền kề trong các liên kết ngang của axit cacboxylic lần đầu tiên bị khử nước để tạo thành anhydrit tuần hoàn và anhydrit phản ứng với OH trong các phân tử xenlulo để tạo thành ete xenlulo liên kết ngang với cấu trúc không gian mạng.
Các tác nhân liên kết ngang axit cacboxylic thường phản ứng với ete xenlulo có chứa các nhóm thế hydroxyl. Do các tác nhân liên kết ngang axit cacboxylic hòa tan trong nước và không độc hại nên chúng đã được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu gỗ, tinh bột, chitosan và cellulose trong những năm gần đây.
Các dẫn xuất và sửa đổi liên kết ngang este hóa polymer tự nhiên khác, để cải thiện hiệu suất của lĩnh vực ứng dụng của nó.
Hu Hanchang và cộng sự. đã sử dụng chất xúc tác natri hypophosphite để sử dụng bốn axit polycarboxylic có cấu trúc phân tử khác nhau: Axit propan tricarboxylic (PCA), 1,2,3, axit tetracarboxylic 4-butan (BTCA), cis-CPTA, cis-CHHA (Cis-ChHA) đã được sử dụng để hoàn thiện vải bông. Kết quả cho thấy cấu trúc hình tròn của vải cotton hoàn thiện bằng axit polycarboxylic có hiệu suất phục hồi nếp nhăn tốt hơn. Các phân tử axit polycarboxylic tuần hoàn là tác nhân liên kết ngang có hiệu quả tiềm năng vì chúng có độ cứng cao hơn và hiệu quả liên kết ngang tốt hơn so với các phân tử axit cacboxylic chuỗi.
Wang Jiwei và cộng sự. đã sử dụng axit hỗn hợp của axit xitric và anhydrit axetic để thực hiện quá trình este hóa và biến đổi liên kết ngang của tinh bột. Bằng cách kiểm tra các đặc tính của độ phân giải nước và độ trong suốt của bột nhão, họ kết luận rằng tinh bột liên kết ngang được este hóa có độ ổn định đông lạnh-tan băng tốt hơn, độ trong suốt của bột nhão thấp hơn và độ nhớt ổn định nhiệt tốt hơn tinh bột.
Các nhóm axit cacboxylic có thể cải thiện độ hòa tan, khả năng phân hủy sinh học và tính chất cơ học sau phản ứng liên kết ngang este hóa với -OH hoạt động trong các polyme khác nhau và các hợp chất axit cacboxylic có đặc tính không độc hại hoặc ít độc hại, có triển vọng rộng rãi cho việc biến đổi liên kết ngang của nước- ete cellulose hòa tan trong lĩnh vực cấp thực phẩm, cấp dược phẩm và lớp phủ.
2.3 Chất liên kết ngang hợp chất Epoxy
Chất liên kết ngang Epoxy chứa hai hoặc nhiều nhóm epoxy hoặc hợp chất epoxy chứa các nhóm chức hoạt động. Dưới tác dụng của chất xúc tác, nhóm epoxy và nhóm chức phản ứng với -OH trong các hợp chất hữu cơ để tạo ra các đại phân tử có cấu trúc mạng. Vì vậy, nó có thể được sử dụng để tạo liên kết ngang của ete xenlulo.
Độ nhớt và tính chất cơ học của ete xenlulo có thể được cải thiện bằng liên kết ngang epoxy. Epoxit lần đầu tiên được sử dụng để xử lý sợi vải và cho thấy hiệu quả hoàn thiện tốt. Tuy nhiên, có rất ít báo cáo về sự biến đổi liên kết ngang của ete xenlulo bằng epoxit. Hu Cheng và cộng sự đã phát triển chất liên kết ngang hợp chất epoxy đa chức năng mới: EPTA, giúp cải thiện Góc phục hồi đàn hồi ướt của vải lụa thật từ 200° trước khi xử lý lên 280°. Hơn nữa, điện tích dương của chất liên kết ngang làm tăng đáng kể tốc độ nhuộm và tốc độ hấp thụ của vải lụa thật đối với thuốc nhuộm axit. Tác nhân liên kết ngang hợp chất epoxy được Chen Xiaohui et al. : polyethylene glycol diglycidyl ether (PGDE) được liên kết chéo với gelatin. Sau khi liên kết ngang, gelatin hydrogel có hiệu suất phục hồi đàn hồi tuyệt vời, với tỷ lệ phục hồi đàn hồi cao nhất lên tới 98,03%. Dựa trên các nghiên cứu về biến đổi liên kết ngang của các polyme tự nhiên như vải và gelatin bằng các oxit trung tâm trong tài liệu, việc biến đổi liên kết ngang của ete cellulose với epoxit cũng có triển vọng đầy hứa hẹn.
Epichlorohydrin (còn được gọi là epichlorohydrin) là chất liên kết ngang được sử dụng phổ biến để xử lý vật liệu polymer tự nhiên có chứa -OH, -NH2 và các nhóm hoạt tính khác. Sau khi liên kết ngang epichlorohydrin, độ nhớt, khả năng kháng axit và kiềm, khả năng chịu nhiệt độ, khả năng chống muối, khả năng chống cắt và tính chất cơ học của vật liệu sẽ được cải thiện. Vì vậy, việc ứng dụng epichlorohydrin trong liên kết ngang cellulose ether có ý nghĩa nghiên cứu rất lớn. Ví dụ, Su Maoyao đã tạo ra vật liệu có khả năng hấp phụ cao bằng cách sử dụng CMC liên kết ngang epiclorohydrin. Ông đã thảo luận về ảnh hưởng của cấu trúc vật liệu, mức độ thay thế và mức độ liên kết ngang đến các đặc tính hấp phụ và nhận thấy rằng giá trị giữ nước (WRV) và giá trị giữ nước muối (SRV) của sản phẩm được tạo ra với khoảng 3% chất liên kết ngang đã tăng lên 26 lần lượt là 17 lần và 17 lần. Khi Ding Changguang và cộng sự. đã chuẩn bị carboxymethyl cellulose cực kỳ nhớt, epichlorohydrin được thêm vào sau khi ether hóa để tạo liên kết ngang. Khi so sánh, độ nhớt của sản phẩm được liên kết ngang cao hơn tới 51% so với sản phẩm không được liên kết ngang.
2.4 Chất tạo liên kết ngang axit boric
Các tác nhân liên kết ngang boric chủ yếu bao gồm axit boric, borax, borat, organoborate và các tác nhân liên kết ngang có chứa borat khác. Cơ chế liên kết ngang thường được cho là axit boric (H3BO3) hoặc borat (B4O72-) tạo thành ion tetrahydroxy borat (B(OH)4-) trong dung dịch, sau đó khử nước bằng -Oh trong hợp chất. Tạo thành một hợp chất liên kết ngang với cấu trúc mạng.
Chất liên kết ngang axit boric được sử dụng rộng rãi làm chất trợ chất trong y học, thủy tinh, gốm sứ, dầu khí và các lĩnh vực khác. Độ bền cơ học của vật liệu được xử lý bằng chất liên kết ngang axit boric sẽ được cải thiện và nó có thể được sử dụng để liên kết ngang với ete xenluloza, để cải thiện hiệu suất của nó.
Vào những năm 1960, boron vô cơ (borax, axit boric và natri tetraborat, v.v.) là tác nhân liên kết ngang chính được sử dụng trong phát triển chất lỏng bẻ gãy gốc nước của các mỏ dầu khí. Borax là tác nhân liên kết ngang được sử dụng sớm nhất. Do những thiếu sót của boron vô cơ, chẳng hạn như thời gian liên kết ngang ngắn và khả năng chịu nhiệt độ kém, sự phát triển của tác nhân liên kết ngang organoboron đã trở thành một điểm nóng nghiên cứu. Nghiên cứu về organoboron bắt đầu vào những năm 1990. Do đặc tính chịu nhiệt độ cao, dễ gãy keo, liên kết ngang bị trì hoãn có thể kiểm soát, v.v., organoboron đã đạt được hiệu quả ứng dụng tốt trong việc bẻ gãy mỏ dầu khí. Liu Ji và cộng sự. đã phát triển một tác nhân liên kết ngang polymer có chứa nhóm axit phenylboric, tác nhân liên kết ngang trộn với axit acrylic và polyme polyol với phản ứng nhóm este succinimide, chất kết dính sinh học thu được có hiệu suất toàn diện tuyệt vời, có thể cho thấy độ bám dính và tính chất cơ học tốt trong môi trường ẩm ướt, và có thể bám dính đơn giản hơn. Yang Yang và cộng sự. đã tạo ra chất liên kết ngang zirconium boron chịu nhiệt độ cao, được sử dụng để liên kết chéo chất lỏng gốc gel guanidine của chất lỏng bẻ gãy, đồng thời cải thiện đáng kể nhiệt độ và khả năng chống cắt của chất lỏng bẻ gãy sau khi xử lý liên kết ngang. Việc biến đổi ete carboxymethyl cellulose bằng tác nhân liên kết ngang axit boric trong dung dịch khoan dầu khí đã được báo cáo. Do cấu trúc đặc biệt nên nó có thể được sử dụng trong y học và xây dựng
Liên kết ngang của ete cellulose trong xây dựng, sơn phủ và các lĩnh vực khác.
2.5 Chất tạo liên kết ngang photphua
Các chất liên kết ngang photphat chủ yếu bao gồm phốt pho trichloroxy (phosphoacyl clorua), natri trimetaphosphate, natri tripolyphosphate, v.v. Cơ chế liên kết ngang là liên kết PO hoặc liên kết P-Cl được ester hóa với phân tử -OH trong dung dịch nước để tạo ra diphosphate, tạo thành cấu trúc mạng .
Chất liên kết ngang phốt pho do không độc hại hoặc có độc tính thấp, được sử dụng rộng rãi trong thực phẩm, sửa đổi liên kết ngang vật liệu polymer y học, chẳng hạn như tinh bột, chitosan và xử lý liên kết ngang polymer tự nhiên khác. Kết quả cho thấy đặc tính hồ hóa và trương nở của tinh bột có thể được thay đổi đáng kể bằng cách thêm một lượng nhỏ chất liên kết ngang photphua. Sau khi liên kết ngang tinh bột, nhiệt độ hồ hóa tăng lên, độ ổn định của bột nhão được cải thiện, khả năng kháng axit tốt hơn tinh bột ban đầu và độ bền màng tăng lên.
Ngoài ra còn có nhiều nghiên cứu về liên kết ngang chitosan với tác nhân liên kết ngang photphua, có thể cải thiện độ bền cơ học, độ ổn định hóa học và các tính chất khác của nó. Hiện tại, không có báo cáo nào về việc sử dụng chất tạo liên kết ngang photphua để xử lý liên kết ngang cellulose ether. Bởi vì ether cellulose và tinh bột, chitosan và các polyme tự nhiên khác chứa nhiều hoạt chất -OH hơn và chất liên kết ngang photphua có đặc tính sinh lý không độc hại hoặc có độc tính thấp nên ứng dụng của nó trong nghiên cứu liên kết ngang cellulose ether cũng có triển vọng tiềm năng. Chẳng hạn như CMC được sử dụng trong thực phẩm, lĩnh vực kem đánh răng có sửa đổi tác nhân liên kết ngang photphua, có thể cải thiện đặc tính làm đặc, lưu biến của nó. MC, HPMC và HEC được sử dụng trong lĩnh vực y học có thể được cải thiện nhờ chất tạo liên kết ngang photphua.
2.6 Các tác nhân liên kết ngang khác
Các liên kết ngang aldehyde, epoxit và cellulose ether ở trên thuộc về liên kết ngang ether hóa, axit cacboxylic, axit boric và chất liên kết ngang phốt pho thuộc về liên kết ngang ester hóa. Ngoài ra, các tác nhân liên kết ngang được sử dụng để liên kết ngang ete xenlulo còn bao gồm các hợp chất isocyanate, hợp chất nitơ hydroxymethyl, hợp chất sulfhydryl, tác nhân liên kết ngang kim loại, tác nhân liên kết ngang organosilicon, v.v. Đặc điểm chung của cấu trúc phân tử của nó là phân tử chứa nhiều nhóm chức năng dễ phản ứng với -OH và có thể hình thành cấu trúc mạng đa chiều sau khi liên kết ngang. Các đặc tính của sản phẩm liên kết ngang có liên quan đến loại tác nhân liên kết ngang, mức độ liên kết ngang và các điều kiện liên kết ngang.
Badit · Pabin · Condu và cộng sự. đã sử dụng toluene diisocyanate (TDI) để liên kết ngang methyl cellulose. Sau khi liên kết ngang, nhiệt độ chuyển thủy tinh (Tg) tăng lên khi tỷ lệ TDI tăng và độ ổn định của dung dịch nước được cải thiện. TDI cũng thường được sử dụng để sửa đổi liên kết ngang trong chất kết dính, chất phủ và các lĩnh vực khác. Sau khi sửa đổi, đặc tính kết dính, khả năng chịu nhiệt độ và khả năng chống nước của màng sẽ được cải thiện. Do đó, TDI có thể cải thiện hiệu suất của ete xenlulo được sử dụng trong xây dựng, chất phủ và chất kết dính bằng cách sửa đổi liên kết ngang.
Công nghệ liên kết ngang disulfide được sử dụng rộng rãi trong việc sửa đổi vật liệu y tế và có giá trị nghiên cứu nhất định về liên kết ngang của các sản phẩm ete cellulose trong lĩnh vực y học. Shu Shujun và cộng sự. kết hợp β-cyclodextrin với các vi cầu silica, chitosan và glucan được mercaptoylat hóa liên kết ngang qua lớp vỏ gradient, và loại bỏ các vi cầu silic để thu được các nang nano liên kết ngang disulfua, cho thấy độ ổn định tốt ở pH sinh lý mô phỏng.
Các chất liên kết ngang kim loại chủ yếu là các hợp chất vô cơ và hữu cơ của các ion kim loại cao như Zr(IV), Al(III), Ti(IV), Cr(III) và Fe(III). Các ion kim loại cao được trùng hợp để tạo thành các ion cầu hydroxyl đa hạt nhân thông qua quá trình hydrat hóa, thủy phân và cầu hydroxyl. Người ta thường tin rằng liên kết ngang của các ion kim loại có hóa trị cao chủ yếu thông qua các ion cầu nối hydroxyl đa nhân, dễ kết hợp với các nhóm axit cacboxylic để tạo thành các polyme cấu trúc không gian đa chiều. Xu Kai và cộng sự. đã nghiên cứu các đặc tính lưu biến của các dòng carboxymethyl hydroxypropyl cellulose liên kết ngang kim loại giá cao Zr(IV), Al(III), Ti(IV), Cr(III) và Fe(III) (CMHPC) và độ ổn định nhiệt, mất lọc , dung lượng cát lơ lửng, cặn keo và khả năng tương thích muối sau khi thi công. Kết quả cho thấy, Chất liên kết ngang kim loại có các tính chất cần thiết cho chất kết dính của dung dịch bẻ gãy giếng dầu.

3. Cải thiện hiệu suất và phát triển kỹ thuật của ete cellulose bằng cách sửa đổi liên kết ngang

3.1 Sơn và thi công
Cellulose ether chủ yếu là HEC, HPMC, HEMC và MC được sử dụng nhiều trong lĩnh vực xây dựng, sơn phủ, loại cellulose ether này phải có khả năng chịu nước, làm đặc, chịu muối và nhiệt độ tốt, chịu cắt, thường được sử dụng trong vữa xi măng, sơn latex , keo dán gạch men, sơn tường ngoại thất, sơn mài, v.v. Do yêu cầu về xây dựng, trường lớp phủ của vật liệu phải có độ bền và độ ổn định cơ học tốt, thường chọn tác nhân liên kết ngang loại ether hóa để sửa đổi liên kết ngang cellulose ether, chẳng hạn như sử dụng ankan halogen hóa epoxy, tác nhân liên kết ngang axit boric cho liên kết ngang của nó, có thể cải thiện sản phẩm độ nhớt, khả năng chịu muối và nhiệt độ, khả năng chống cắt và tính chất cơ học.
3.2 Lĩnh vực y học, thực phẩm và hóa chất hàng ngày
MC, HPMC và CMC trong ete xenlulo tan trong nước thường được sử dụng trong vật liệu phủ dược phẩm, phụ gia giải phóng chậm dược phẩm và chất làm đặc và ổn định nhũ tương dược phẩm dạng lỏng. CMC cũng có thể được sử dụng làm chất nhũ hóa và chất làm đặc trong sữa chua, các sản phẩm từ sữa và kem đánh răng. HEC và MC được sử dụng trong lĩnh vực hóa học hàng ngày để làm đặc, phân tán và đồng nhất. Bởi vì lĩnh vực y học, thực phẩm và hóa chất hàng ngày cần vật liệu an toàn và không độc hại, do đó, loại ete cellulose này có thể được sử dụng axit photphoric, chất liên kết ngang axit cacboxylic, chất liên kết ngang sulfhydryl, v.v., sau khi sửa đổi liên kết ngang, có thể cải thiện độ nhớt của sản phẩm, độ ổn định sinh học và các đặc tính khác.
HEC hiếm khi được sử dụng trong lĩnh vực y học và thực phẩm, nhưng vì HEC là một ete cellulose không ion có khả năng hòa tan mạnh nên nó có những ưu điểm vượt trội so với MC, HPMC và CMC. Trong tương lai, nó sẽ được liên kết ngang bằng các tác nhân liên kết ngang an toàn và không độc hại, có tiềm năng phát triển lớn trong lĩnh vực y học và thực phẩm.
3.3 Khu vực khoan và khai thác dầu
CMC và ete cellulose carboxyl hóa thường được sử dụng làm chất xử lý bùn khoan công nghiệp, chất làm mất chất lỏng, chất làm đặc để sử dụng. Là một ete cellulose không ion, HEC cũng được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực khoan dầu do tác dụng làm đặc tốt, khả năng huyền phù cát mạnh và ổn định, chịu nhiệt, hàm lượng muối cao, cản đường ống thấp, ít thất thoát chất lỏng, cao su nhanh vỡ và dư lượng thấp. Hiện nay, nhiều nghiên cứu hơn là sử dụng các tác nhân liên kết ngang axit boric và các tác nhân liên kết ngang kim loại để biến đổi CMC được sử dụng trong lĩnh vực khoan dầu, nghiên cứu sửa đổi liên kết ngang cellulose ether không ion báo cáo ít hơn, nhưng sự biến đổi kỵ nước của ether cellulose không ion, cho thấy đáng kể độ nhớt, nhiệt độ và khả năng chống muối và độ ổn định cắt, độ phân tán tốt và khả năng chống thủy phân sinh học. Sau khi được liên kết ngang bởi axit boric, kim loại, epoxit, ankan halogen hóa epoxy và các chất liên kết ngang khác, ete xenlulo được sử dụng trong khoan và sản xuất dầu đã cải thiện độ dày, khả năng chống muối và nhiệt độ, độ ổn định, v.v., có triển vọng ứng dụng lớn trong tương lai.
3.4 Các lĩnh vực khác
Cellulose ether do làm dày, nhũ hóa, tạo màng, bảo vệ keo, giữ ẩm, bám dính, chống nhạy cảm và các đặc tính tuyệt vời khác, được sử dụng rộng rãi hơn, ngoài các lĩnh vực trên, còn được sử dụng trong sản xuất giấy, gốm sứ, in dệt và nhuộm, phản ứng trùng hợp và các lĩnh vực khác. Theo yêu cầu về tính chất vật liệu trong các lĩnh vực khác nhau, các tác nhân liên kết ngang khác nhau có thể được sử dụng để sửa đổi liên kết ngang để đáp ứng các yêu cầu ứng dụng. Nói chung, ete xenluloza liên kết ngang có thể được chia thành hai loại: ete xenluloza liên kết ngang được ete hóa và ete xenluloza liên kết ngang được este hóa. Aldehyd, epoxit và các chất liên kết ngang khác phản ứng với -Oh trên ete xenlulo để tạo thành liên kết ete-oxy (-O-), thuộc về các liên kết ngang ete hóa. Axit cacboxylic, photphua, axit boric và các tác nhân liên kết ngang khác phản ứng với -OH trên ete xenlulo để tạo thành liên kết este, thuộc nhóm tác nhân liên kết ngang este hóa. Nhóm carboxyl trong CMC phản ứng với -OH trong tác nhân liên kết ngang để tạo ra ete xenluloza liên kết ngang được este hóa. Hiện tại, có rất ít nghiên cứu về loại sửa đổi liên kết ngang này và vẫn còn chỗ để phát triển trong tương lai. Bởi vì độ ổn định của liên kết ether tốt hơn so với liên kết este, nên ete cellulose liên kết ngang loại ether có độ ổn định và tính chất cơ học mạnh hơn. Theo các lĩnh vực ứng dụng khác nhau, có thể chọn tác nhân liên kết ngang thích hợp để sửa đổi liên kết ngang cellulose ether, để thu được các sản phẩm đáp ứng nhu cầu ứng dụng.

4. Kết luận

Hiện nay, ngành công nghiệp sử dụng glyoxal để liên kết ngang ete cellulose nhằm trì hoãn thời gian hòa tan, giải quyết vấn đề đóng bánh sản phẩm trong quá trình hòa tan. Glyoxal liên kết ngang cellulose ether chỉ có thể thay đổi độ hòa tan của nó, nhưng không có sự cải thiện rõ ràng về các tính chất khác. Hiện nay, việc sử dụng các tác nhân liên kết ngang khác ngoài glyoxal để tạo liên kết ngang ete xenluloza hiếm khi được nghiên cứu. Bởi vì ether cellulose được sử dụng rộng rãi trong khoan dầu, xây dựng, sơn, thực phẩm, y học và các ngành công nghiệp khác, nên độ hòa tan, tính lưu biến và tính chất cơ học của nó đóng một vai trò quan trọng trong ứng dụng của nó. Thông qua sửa đổi liên kết ngang, nó có thể cải thiện hiệu suất ứng dụng của mình trong các lĩnh vực khác nhau để đáp ứng nhu cầu ứng dụng. Ví dụ, axit cacboxylic, axit photphoric, chất liên kết ngang axit boric để este hóa ete cellulose có thể cải thiện hiệu suất ứng dụng của nó trong lĩnh vực thực phẩm và y học. Tuy nhiên, aldehyd không thể được sử dụng trong công nghiệp thực phẩm và dược phẩm vì độc tính sinh lý của chúng. Axit boric và các tác nhân liên kết ngang kim loại rất hữu ích để cải thiện hiệu suất của chất lỏng bẻ gãy dầu khí sau khi liên kết ngang cellulose ether được sử dụng trong khoan dầu. Các tác nhân liên kết ngang alkyl khác, chẳng hạn như epichlorohydrin, có thể cải thiện độ nhớt, tính chất lưu biến và tính chất cơ học của ete xenlulo. Với sự phát triển không ngừng của khoa học và công nghệ, yêu cầu của các ngành công nghiệp khác nhau về tính chất vật liệu không ngừng được nâng cao. Để đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất của cellulose ether trong các lĩnh vực ứng dụng khác nhau, nghiên cứu trong tương lai về liên kết ngang cellulose ether có triển vọng phát triển rộng lớn.