Que é o éter de celulosa?

O éter de celulosa é un composto de polímero cunha estrutura de éter feita de celulosa. Cada anel de glucosilo na macromolécula de celulosa contén tres grupos hidroxilo, o grupo hidroxilo primario no sexto átomo de carbono, o grupo hidroxilo secundario no segundo e terceiro átomos de carbono, e o grupo hidroxilo de hidroxilo é substituído por un grupo de hidrocarburos para xerar a celulosa derivativa. É un produto no que o hidróxeno do grupo hidroxilo no polímero de celulosa é substituído por un grupo de hidrocarburos. A celulosa é un composto de polímero de polihidroxi que nin se disolve nin se derrete. Despois da eterificación, a celulosa é soluble en auga, dilúe solución alcalina e disolvente orgánico e ten termoplasticidade.

A celulosa é un composto de polímero de polihidroxi que nin se disolve nin se derrete. Despois da eterificación, a celulosa é soluble en auga, dilúe solución alcalina e disolvente orgánico e ten termoplasticidade.

1. Natura ：

A solubilidade da celulosa despois da eterificación cambia significativamente. Pódese disolver en auga, ácido diluído, álcali diluído ou disolvente orgánico. A solubilidade depende principalmente de tres factores: (1) As características dos grupos introducidos no proceso de eterificación, o introduciu canto maior sexa o grupo, menor é a solubilidade e canto máis forte sexa a polaridade do grupo introducido, máis fácil é o éter de celulosa en auga; (2) O grao de substitución e a distribución de grupos eterificados na macromolécula. A maioría dos éteres de celulosa só se poden disolver en auga baixo un certo grao de substitución, e o grao de substitución está entre 0 e 3; (3) o grao de polimerización do éter de celulosa, maior será o grao de polimerización, menos soluble; Canto menor sexa o grao de substitución que se pode disolver en auga, máis amplo será o rango. Hai moitos tipos de éteres de celulosa cun excelente rendemento, e son moi utilizados en construción, cemento, petróleo, alimentos, téxtiles, deterxente, pintura, medicina, fabricación de papel e compoñentes electrónicos e outras industrias.

2. Desenvolver ：

China é o maior produtor e consumidor mundial de éter de celulosa, cunha taxa de crecemento anual media superior ao 20%. Segundo as estatísticas preliminares, hai preto de 50 empresas de produción de éter de celulosa en China, a capacidade de produción deseñada da industria de éter de celulosa superou as 400.000 toneladas e hai unhas 20 empresas con máis de 10.000 toneladas, distribuídas principalmente en Shandong, Hebei, Chongqing e Jiangsu. , Zhejiang, Shanghai e outros lugares.

3. Necesidade ：

En 2011, a capacidade de produción de CMC de China foi de aproximadamente 300.000 toneladas. Coa crecente demanda de éteres de celulosa de alta calidade en industrias como a medicina, os alimentos e os produtos químicos diarios, a demanda interna doutros produtos de éter de celulosa distintas do CMC está aumentando. , a capacidade de produción de MC/HPMC é de aproximadamente 120.000 toneladas, e a de HEC é de aproximadamente 20.000 toneladas. A PAC aínda está en fase de promoción e aplicación en China. Co desenvolvemento de grandes campos petroleiros offshore e o desenvolvemento de materiais de construción, alimentos, produtos químicos e outras industrias, a cantidade e o campo da PAC están aumentando e expandindo ano a ano, cunha capacidade de produción superior a 10.000 toneladas.

4. Clasificación ：

Segundo a clasificación da estrutura química dos substituíntes, pódense dividir en éteres aniónicos, catiónicos e non iónicos. Dependendo do axente de éterificación empregado, hai metil celulosa, hidroxietil metil celulosa, carboximetil celulosa, etil celulosa, bencilosa celulosa, hidroxietil celulosa, hidroxipropil celulosa celulosa, hidroelosa celazimetil, citocilílico, carboximetilo, carboximetilo, cyanoetilo hidroxilo, benzílilo, carboximetilo, hidratil. A fenil celulosa, etc. A metil celulosa e a celulosa etila son máis prácticas.

Metilcelulosa ：

Despois de que o algodón refinado sexa tratado con alcalino, o éter de celulosa prodúcese a través dunha serie de reaccións con cloruro de metano como axente de etherificación. Xeralmente, o grao de substitución é de 1,6 ~ 2,0, e a solubilidade tamén é diferente con diferentes graos de substitución. Pertence ao éter non iónico de celulosa.

(1) A metilcelulosa é soluble en auga fría e será difícil disolverse en auga quente. A súa solución acuosa é moi estable no rango de pH = 3 ~ 12. Ten unha boa compatibilidade con almidón, goma de guar, etc. e moitos tensioactivos. Cando a temperatura chega á temperatura de xelación, prodúcese a xelación.

(2) A retención de auga da celulosa metílica depende da súa cantidade de adición, viscosidade, tamaño de partícula e taxa de disolución. Xeralmente, se a cantidade de adición é grande, a finura é pequena e a viscosidade é grande, a taxa de retención de auga é alta. Entre eles, a cantidade de adición ten o maior impacto na taxa de retención de auga e o nivel de viscosidade non é directamente proporcional ao nivel de taxa de retención de auga. A taxa de disolución depende principalmente do grao de modificación superficial das partículas de celulosa e da finura das partículas. Entre os éteres de celulosa anteriormente, a celulosa metílica e a hidroxipropil metil celulosa teñen maiores taxas de retención de auga.

(3) Os cambios na temperatura poden afectar seriamente á retención de auga da celulosa metílica. Xeralmente, canto maior sexa a temperatura, peor será a retención de auga. Se a temperatura do morteiro supera os 40 ° C, a retención de auga da celulosa de metilo reducirase significativamente, afectando seriamente á construción do morteiro.

(4) A metil celulosa ten un efecto significativo na viabilidade e cohesión do morteiro. A "adhesividade" refírese aquí á forza de unión entre a ferramenta do aplicador do traballador e o substrato de parede, é dicir, a resistencia ao cizallamento do morteiro. A adhesividade é alta, a resistencia ao cizallamento do morteiro é grande e a forza requirida polos traballadores no proceso de uso tamén é grande e o rendemento da construción do morteiro é pobre. A cohesión da celulosa metílica está a un nivel medio nos produtos de éter de celulosa.

Hidroxipropilmetilcelulosa ：

A hidroxipropil metilcelulosa é unha variedade de celulosa cuxa produción e consumo están aumentando rapidamente. É un éter mixto de celulosa non iónica elaborado con algodón refinado despois da alcalización, empregando o óxido de propileno e o cloruro de metilo como axente de éterificación, a través dunha serie de reaccións. O grao de substitución é xeralmente 1,2 ~ 2,0. As súas propiedades varían segundo a relación de contido de metoxilo e contido en hidroxipropilo.

(1) A hidroxipropil metilcelulosa é facilmente soluble en auga fría e atopará dificultades para disolverse en auga quente. Pero a súa temperatura de xelación en auga quente é significativamente maior que a da celulosa metílica. A solubilidade en auga fría tamén se mellora moito en comparación coa metil celulosa.

(2) A viscosidade da hidroxipropil metilcelulosa está relacionada co seu peso molecular, e canto maior sexa o peso molecular, maior será a viscosidade. A temperatura tamén afecta á súa viscosidade, a medida que aumenta a temperatura, a viscosidade diminúe. Non obstante, a influencia da súa alta viscosidade e temperatura é inferior á da celulosa metilo. A súa solución é estable cando se garda a temperatura ambiente.

(3) A retención de auga de hidroxipropil metilcelulosa depende da súa cantidade de adición, viscosidade, etc., e a súa taxa de retención de auga baixo a mesma cantidade de adición é superior á da celulosa metilo.

(4) A hidroxipropil metilcelulosa é estable para ácido e alcalino, e a súa solución acuosa é moi estable no rango de pH = 2 ~ 12. O refresco cáustico e a auga de cal teñen pouco efecto no seu rendemento, pero os alcalinos poden acelerar a súa disolución e aumentar lixeiramente a súa viscosidade. A hidroxipropil metilcelulosa é estable ás sales comúns, pero cando a concentración de solución de sal é alta, a viscosidade da solución de metilcelulosa hidroxipropil tende a aumentar.

(5) A hidroxipropil metilcelulosa pódese mesturar con compostos de polímero solubles en auga para formar unha solución uniforme e de viscosidade maior. Como o alcohol polivinílico, o éter de almidón, a goma de verduras, etc.

(6) A hidroxipropil metilcelulosa ten unha mellor resistencia á enzima que a metilcelulosa, e a súa solución é menos probable que se degradase por encimas que a metilcelulosa.

(7) A adhesión da hidroxipropil metilcelulosa á construción de morteiro é superior á da metilcelulosa.

Hidroxietil celulosa ：

Está feito de algodón refinado tratado con alcalino e reacciona con óxido de etileno como axente de éterificación en presenza de isopropanol. O seu grao de substitución é xeralmente 1,5 ~ 2,0. Ten unha forte hidrofilicidade e é fácil de absorber a humidade.

(1) A hidroxietil celulosa é soluble en auga fría, pero é difícil de disolver en auga quente. A súa solución é estable a alta temperatura sen gelado. Pódese usar durante moito tempo baixo a alta temperatura no morteiro, pero a súa retención de auga é inferior á da celulosa metile.

(2) A hidroxietil celulosa é estable para o ácido xeral e os alcalinos, e os alcalinos poden acelerar a súa disolución e aumentar lixeiramente a súa viscosidade. A súa dispersibilidade na auga é lixeiramente peor que a da celulosa metílica e a hidroxipropil metil celulosa.

(3) A hidroxietil celulosa ten un bo rendemento anti-sag para o morteiro, pero ten un tempo de retraso máis longo para o cemento.

(4) A actuación deHidroxietil celulosaProducido por algunhas empresas nacionais é obviamente inferior á da metil celulosa debido ao seu alto contido en auga e un alto contido en cinzas.

(5) O moho da solución acuosa da hidroxietil celulosa é relativamente grave. A unha temperatura de aproximadamente 40 ° C, pode producirse un moído dentro de 3 a 5 días, o que afectará o seu rendemento.

Carboximetil celulosa ：

O éter de celulosa lonica está elaborado con fibras naturais (algodón, etc.) despois do tratamento con álcali, empregando monocloroacetato sódico como axente de éterificación e sometido a unha serie de tratamentos de reacción. O grao de substitución é xeralmente 0,4 ~ 1,4, e o seu rendemento está moi afectado polo grao de substitución.

(1) A carboximetil celulosa é máis higroscópica e conterá máis auga cando se almacena en condicións xerais.

(2) A solución acuosa de carboximetil celulosa non produce xel e a viscosidade diminúe co aumento da temperatura. Cando a temperatura supera os 50 ° C, a viscosidade é irreversible.

(3) A súa estabilidade está moi afectada polo pH. Xeralmente, pódese usar no morteiro a base de xeso, pero non no morteiro a base de cemento. Cando sexa moi alcalino, perderá a viscosidade.

(4) A súa retención de auga é moi inferior á metil celulosa. Ten un efecto retardante no morteiro a base de xeso e reduce a súa forza. Non obstante, o prezo da carboximetil celulosa é significativamente inferior ao da celulosa metilo.

Éter alquilo de celulosa ：

Os representativos son metil celulosa e etil celulosa. Na produción industrial, o cloruro de metilo ou o cloruro de etilo úsase xeralmente como axente de éterificación e a reacción é a seguinte:

Na fórmula, R representa CH3 ou C2H5. A concentración de álcali non só afecta ao grao de eterificación, senón que tamén afecta ao consumo de haluros alquilo. Canto menor sexa a concentración de álcali, máis forte será a hidrólise do haluro de alquilo. Para reducir o consumo de axente de eterificación, debe aumentar a concentración de álcali. Non obstante, cando a concentración de álcali é demasiado alta, redúcese o efecto hinchazón da celulosa, o que non é propicio para a reacción de eterificación e o grao de eterificación redúcese. Para este propósito, pódese engadir lixivia ou lixivia concentrada durante a reacción. O reactor debería ter un bo dispositivo de axitación e rasgamento para que o alcalino poida ser distribuído uniformemente. Methyl celulosa é amplamente utilizada como espesante, adhesivo e coloides protector, etc. Tamén se pode usar como dispersante para a polimerización de emulsión, un dispersante de unión para sementes, unha suspensión téxtil, un aditivo para alimentos e cosméticos, un adhesivo médico, un droal de cemento usado e utilizado en plataforma inicial, e se utiliza a corrección, e a mestura de medicamentos, e se utiliza a corrección, e se usa a corrente, e se utiliza a corrección, e se utiliza a corrección e a corámica. etc. Os produtos de celulosa teñen alta resistencia mecánica, flexibilidade, resistencia á calor e resistencia ao frío. A celulosa de etila baixa sustituída é soluble en auga e as solucións alcalinas diluídas, e os produtos altos substituídos son solubles na maioría dos disolventes orgánicos. Ten unha boa compatibilidade con varias resinas e plastificantes. Pódese usar para facer plásticos, películas, vernices, adhesivos, látex e materiais de revestimento para drogas, etc. A introdución de grupos hidroxialquilo en éter de alquilo de celulosa pode mellorar a súa solubilidade, reducir o seu sensibilidade ao salgamento, aumentar a temperatura de xelación e mellorar as propiedades quentes, etc. a grupos hidroxialquilo.

Éter de hidroxialquilo de celulosa ：

As representativas son hidroxietil celulosa e hidroxipropil celulosa. Os axentes de eterificación son epóxidos como o óxido de etileno e o óxido de propileno. Use ácido ou base como catalizador. A produción industrial é reaccionar á celulosa alcalina con axente de etherificación: a hidroxietil celulosa con alto valor de substitución é soluble tanto en auga fría como en auga quente. A hidroxipropil celulosa con alto valor de substitución é só soluble en auga fría pero non en auga quente. A hidroxietil celulosa pódese usar como espesante para revestimentos de látex, impresión téxtil e tinguidura, materiais de tamaño de papel, adhesivos e coloides protectores. O uso de hidroxipropil celulosa é similar ao da hidroxietil celulosa. A hidroxipropil celulosa con baixo valor de substitución pode usarse como excipiente farmacéutico, que pode ter propiedades de unión e desintegración.

Carboximetil celulosa, a abreviatura inglesa CMC, existe xeralmente en forma de sal de sodio. O axente de eterificación é o ácido monocloroacético e a reacción é a seguinte:

A carboximetil celulosa é o éter de celulosa soluble en auga máis utilizado. No pasado, usábase principalmente como lama de perforación, pero agora estendeuse para ser usado como aditivo de deterxente, lama de roupa, pintura de látex, revestimento de cartón e papel, etc. Pódese usar a celulosa pura de carboximetil en alimentos, medicamentos, cosméticos e tamén como adhesivo para cerámica e moldes.

A celulosa polianiónica (PAC) é un éter iónico de celulosa e é un produto substituto de alta gama para a carboximetil celulosa (CMC). É un po branco, branco ou lixeiramente amarelo ou gránulo, non tóxico, insípido, fácil de disolver na auga para formar unha solución transparente cunha certa viscosidade, ten unha mellor estabilidade de resistencia á calor e resistencia ao sal e fortes propiedades antibacterianas. Sen moho e deterioro. Ten as características de alta pureza, alto grao de substitución e distribución uniforme de substituíntes. Pódese usar como aglutinante, espesante, modificador de reoloxía, reductor de perda de fluídos, estabilizador de suspensión, etc. A celulosa polianiónica (PAC) é amplamente utilizada en todas as industrias onde se pode aplicar CMC, que pode reducir moito a dosificación, facilitar o uso, proporcionar unha mellor estabilidade e cumprir os requisitos de proceso máis altos.

Cianoetil celulosa é o produto de reacción da celulosa e do acrilonitrilo baixo a catálise de alcalinos.

Cianoetil celulosa ten un alto coeficiente de constante dieléctrica e baixo de perda e pódese usar como matriz de resina para lámpadas de fósforo e electroluminescentes. Pódese usar como papel illante para transformadores.

Preparáronse na práctica éteres de alcol graxo, éteres alquenilo e éteres de alcol aromático da celulosa, pero non se empregaron na práctica.

Os métodos de preparación do éter de celulosa pódense dividir en método medio de auga, método de disolvente, método de amasado, método de suspensión, método sólido de gas, método de fase líquida e combinación dos métodos anteriores.

5. Principio de preparación:

A pulpa elevada de α-celulosa está empapada con solución alcalina para incharse para destruír máis enlaces de hidróxeno, facilitar a difusión de reactivos e xerar celulosa alcalina e, a continuación, reaccionar co axente de eterificación para obter éter de celulosa. Os axentes de eterificación inclúen haluros de hidrocarburos (ou sulfatos), epóxidos e compostos insaturados α e β con aceptores de electróns.

6. Rendemento básico:

As mesturas xogan un papel clave na mellora do rendemento da construción dun morteiro mesturado en seco e supón máis do 40% do custo material en morteiro mesturado en seco. Unha parte considerable da mestura no mercado interno é subministrada por fabricantes estranxeiros, e a dosificación de referencia do produto tamén é proporcionada polo provedor. Como resultado, o custo dos produtos de morteiro mesturado en seco segue sendo elevado, e é difícil popularizar os morteros comúns de cachotería e xeso cunha gran cantidade e unha ampla gama. Os produtos do mercado de alta gama están controlados por empresas estranxeiras e os fabricantes de morteiro mesturados en seco teñen baixos beneficios e mala accesibilidade de prezos; A aplicación de mesturas carece de investigación sistemática e dirixida e segue cegamente fórmulas estranxeiras.

O axente de retención de auga é unha mestura clave para mellorar o rendemento da retención de auga do morteiro mesturado en seco, e tamén é unha das mesturas clave para determinar o custo dos materiais de morteiro mesturados en seco. A función principal deéter de celulosaé a retención de auga.

O éter de celulosa é un termo xeral para unha serie de produtos producidos pola reacción da celulosa alcalina e o axente de eterificación en determinadas condicións. A celulosa alcalina é substituída por diferentes axentes de eterificación para obter diferentes éteres de celulosa. Segundo as propiedades de ionización dos substituíntes, os éteres de celulosa pódense dividir en dúas categorías: iónicas (como carboximetil celulosa) e non iónicas (como metil celulosa). Segundo o tipo de substituínte, o éter de celulosa pódese dividir en monoether (como metil celulosa) e éter mixto (como a hidroxipropil metil celulosa). Segundo a diferente solubilidade, pódese dividir en solubilidade de auga (como hidroxietil celulosa) e solubilidade orgánica de disolventes (como a etil celulosa). O morteiro mesturado en seco é principalmente celulosa soluble en auga e a celulosa soluble en auga divídese en tipo instantáneo e tipo de disolución atrasada con superficie.

O mecanismo de acción do éter de celulosa no morteiro é o seguinte:

(1) Despois de que o éter de celulosa no morteiro se disolva en auga, a distribución eficaz e uniforme do material cimenticio no sistema está asegurada debido á actividade superficial, e o éter de celulosa, como coloide protector, "envolve" as partículas sólidas e unha capa de fluidez. construción.

(2) Debido á súa propia estrutura molecular, a solución de éter de celulosa fai que a humidade no morteiro non sexa fácil de perder e a libera gradualmente durante un longo período de tempo, dotando o morteiro con boa retención de auga e viabilidade.