1. Izgradnja i princip pripreme celuloznog etera
Slika 1 prikazuje tipičnu strukturu celuloznih etera. Svaka BD-anhidroglozna jedinica (Ponavljana jedinica celuloze) zamjenjuje jednu grupu na C (2), C (3) i C (6) položajima, odnosno može postojati i do tri eterske grupe. Zbog intra lanca i međuna lanca vodonikaMakromolekuli celuloze, Teško je rastvoriti u vodi i gotovo svim organskim otapalima. Uvođenje eterskih grupa putem etifikacije uništava intramolekularne i intermolekularne veze vodonika, poboljšava njegovu hidrofiličnost i uvelike poboljšava njenu rastvorljivost u vodenim medijima.
Tipični etionificirani supstituenti su alkoksi grupe male molekularne težine (1 do 4 atoma ugljika) ili hidroksilkilne grupe, koje tada mogu zamijeniti druge funkcionalne grupe kao što su karboksil, hidroksil ili amino grupe. Supstituenti mogu biti od jedne, dvije ili više različitih vrsta. Uz makromolekularni lanac celuloze, hidroksilne grupe na C (2), C (3), i C (6) pozicijama svake jedinice glukoze zamijenjene su u različitim proporcijama. Strogo govoreći, celulozni eter uglavnom nema određenu hemijsku strukturu, osim onih proizvoda koji su u potpunosti zamijenjeni jednom tipom grupe (sve tri hidroksilne grupe su zamijenjene). Ovi se proizvodi mogu koristiti samo za laboratorijsku analizu i istraživanje i nemaju komercijalnu vrijednost.
(a) opću strukturu dvije anhidroglozne jedinice molekularnog lanca eterike celuloze, R1 ~ R6 = h ili organski supstituent;
(b) fragment molekularnog lanca karboksimetilahidroksietil celuloza, Stupanj zamjene karboksimetala je 0,5, stepen zamjene hidroksil-a je 2.0, a stepen zamjene molara je 3.0. Ova struktura predstavlja prosječnu razinu zamjene etehificiranih grupa, ali supstituenti su zapravo slučajni.
Za svaki supstituent, ukupni iznos etifikacije izražava se stepenom zamjene DS vrijednosti. Raspon DS je 0 ~ 3, koji je ekvivalentan prosječnom broju hidroksilnih grupa zamijenjenih grupama eterifikacije na svakoj anhidrogloškoj jedinici.
Za hidroksill celuloze, reakcija zamjene započet će eterifikaciju iz novih besplatnih hidroksilnih grupa, a stupanj zamjene može se kvantificirati MS vrijednošću, odnosno molarni stupanj zamjene. Predstavlja prosječni broj molova etifektivnog reaktanta koji se dodaje svakoj anhidroglozskoj jedinici. Tipična reaktanta je etilen oksid, a proizvod ima hidroksililni supstituent. Na slici 1, MS vrijednost proizvoda je 3.0.
Teoretski, nema gornje granice za MS vrijednost. Ako je poznata DS vrijednost zamjene na svaku grupu zvona glukoze, prosječna trajna dužina lanca proizvođača elektronima elektronima također često koriste masovnu frakciju (WT%) različitih grupa eterikacije (kao što je -OCH3OH) Da biste predstavljali razinu i stepen zamjene umjesto DS i MS vrijednosti. Masovna djela svake grupe i njegova DS ili MS vrijednost može se pretvoriti jednostavnim izračunom.
Većina celuloznih etera su polimeri topljivi u vodi, a neki su djelomično rastvorljivi u organskim otapalima. Eter celuloze ima karakteristike visoke efikasnosti, niske cijene, jednostavne obrade, niske toksičnosti i široku sortu, a polja potražnje i primjene i dalje se šire. Kao pomoćni agent, eter celuloze ima odličnu aplikacijsku potencijalu u raznim oblastima industrije. mogu se dobiti MS / DS.
Celulozni eteri klasificirani su prema hemijskoj strukturi supstituenata u anionske, katione i neioničke etere. Neionični eteri mogu se podijeliti u vodootpućene i proizvode topljivih u ulju.
Proizvodi koji su industrijalizirani navedeni su u gornjem dijelu tablice 1. Donji dio tablice 1 navodi neke poznate grupe eterifikacije, koje još nisu postale važne komercijalne proizvode.
Naredba skraćenice mješovitih eterskih supstituenata može se imenovati prema abecednom redu ili nivou odgovarajućeg DS (MS), na primjer, za 2-hidroksilil metilceluloza, kratica je HEMC, a može se napisati i kao MHEC Označite metil supstituent.
Hidroksilne grupe na celulozori nisu lako dostupne sredstvima za itiking, a proces eterifikacije obično se vrši pod alkalnim uvjetima, općenito korištenjem određene koncentracije NaOH vodene otopine. Celuloza se prvo formira u natečenu alkalnu celulozu sa naoštvam otopinom NaOH, a zatim podvrgava reakciju eterifikacije s agentom za etionifikaciju. Tokom proizvodnje i pripreme mješovitih etera, različite vrste agenata za itherifikaciju trebaju se koristiti u isto vrijeme, odnosno eterifikacija treba provesti korak po korak povremenim hranjenjem (ako je potrebno). Postoje četiri vrste reakcije u eterifikaciji celuloze, koji su sažeti reakcijskom formulom (celulozic zamijenjena je ćelije-oh) kako slijedi:
Jednadžba (1) opisuje Williamson reakciju eterifikacije. RX je anorganska kiselina Ester, a X je halogena br, CL ili sumporna kiselina ESTER. Hlorid R-CL se uglavnom koristi u industriji, na primjer, metil hlorid, etil hlorid ili kloroocetičku kiselinu. Stoichiometrijska količina osnove konzumira se u takvim reakcijama. Industrijlizirani celulozni eter proizvodi Metil celuloza, etil celuloza i karboksimetil celuloza su proizvodi Williamson Etherifikacije.
Reaction Formula (2) je dodatna reakcija osnovnih kataliziranih epoksida (poput R = H, CH3 ili C2H5) i hidroksilne grupe na molekulama celuloze bez konzumiranja. Ova reakcija je vjerovatno da će se nastaviti kao što se stvaraju nove hidroksilne grupe, što dovodi do stvaranja oligoalkiletilenskim bočnim lancima: slična reakcija s 1-aziridinama (aziridina) formira aminoetil eter: Cell-O-CH2-CH2-NH2 . Proizvodi poput hidroksietil celuloze, hidroksipropil celuloze i hidroksibutil celuloze su svi proizvodi epoksidacije osnovne katalizacije.
Reaction Formula (3) je reakcija između ćelijskih i organskih spojeva koji sadrže aktivne dvostruke obveznice u alkalnom mediju, y je grupa za podizanje elektrona, poput CN, CONH2 ili SO3-na +. Danas se ova vrsta reakcije rijetko koristi industrijski.
Reaction Formula (4), etijefikacija s Diazoalkanom još nije industrijalizirana.
- Vrste celuloznih etera
Celulozni eter može biti monoether ili miješani eter, a njena svojstva su različita. Na makromolekuli sa niskim supstituirano na makromolekuli, poput hidroksietil grupa, koje mogu zadati proizvod s određenim rastvorljivošću vode, dok za hidrofobne grupe, kao što su metil, etil, itd., Samo umjereno zamjena visokog stepena Navedite proizvod određenu rastvorljivost vode, a nisko supstituirani proizvod nabubre se samo u vodi ili se može otopiti u razblaženoj alkalnom rješenju. Uz dubinsko istraživanje o svojstvima celuloznih etera, novi celulozni eteri i njihova primjena polja bit će kontinuirano razvijena i proizvedena, a najveća pokretačka snaga je široko i kontinuirano rafinirano tržište primjene.
Opći zakon utjecaja grupa u miješanim eterima na nekretninama u rastvorljivosti je:
1) povećati sadržaj hidrofobnih grupa u proizvodu kako bi se povećala hidrofobičnost etera i spustila gel tačku;
2) povećati sadržaj hidrofilnih grupa (kao što su hidroksililne grupe) za povećanje gela;
3) Hidroksipropil grupa je posebna, a pravilno hidroksilacija može spustiti temperaturu gela, a temperatura gela srednjeg hidroksipropiliranog proizvoda će se ponovo povećati, ali visok nivo zamjene smanjit će svoju gel tačku; Razlog je zbog posebne strukture dužine lanca u ugljiku hidroksipropil grupe, hidroksilacije niskog nivoa, oslabljene vodonigene veze u i između molekula u makromolekuli celuloze i hidrofilne hidroksilne grupe na granskim lancima. Voda je dominantna. S druge strane, ako je zamjena visoka, bit će polimerizacija na bočnoj grupi, relativni sadržaj hidroksilne grupe smanjit će se, hidrofobnost će se povećati, a rastvorljivost će se umjesto toga smanjiti.
Proizvodnja i istraživanje odcelulozni eterima dugu istoriju. Godine 1905. Suida je prvi izvijestila o eterifikaciji celuloze, koja je metilirana dimetil sulfatom. Neionski alkil eteri su patentirali Lilienfeld (1912), Dreyfus (1914) i Leuchs (1920) za vodootpućene ili celuloznu celuloznu ulje u pitanju, respektivno. Buchler i Gomberg proizvela je benzil celulozu 1921. godine, Carboxymetil celuloza prvi put je proizvela 1918. godine, a Hubert je proizvela hidroksietil celulozu 1920. godine. Početkom 1920-ih, karboksimetilceluloza je komercijalizirana u Njemačkoj. Od 1937. do 1938. godine industrijska proizvodnja MC-a i HEC-a ostvarena je u Sjedinjenim Državama. Švedska je započela proizvodnju soluble u vodi u vodi 1945. godine. Nakon 1945. godine, proizvodnja celuloznog etera brzo se proširila u zapadnoj Evropi, Sjedinjenim Državama i Japanu. Krajem 1957. Kina CMC prvi put je puštena u proizvodnju u fabrici Šangajskog celuloida. Do 2004. godine proizvodni kapacitet moje zemlje iznosit će 30.000 tona jonskih etera i 10.000 tona ne-jonskih etera. Do 2007. dosećit će 100.000 tona jonskih etera i 40.000 tona nekornog etera. Zajedničke tehnološke kompanije u zemlji i inostranstvu stalno se pojavljuju, a proizvodni kapacitet proizvodnje i tehničkoj razini kineskog etera i tehnička razina stalno se poboljšavaju.
Posljednjih godina su kontinuirano razvijeni mnogi celulozni monoeteri i miješani eteri različitih DS vrijednosti, viskoznosti, čistoći i reološkim svojstvima. Trenutno je fokus razvoja u oblasti celuloznog etera za usvajanje napredne tehnologije proizvodnje, nove tehnologije pripreme, novu opremu, nove proizvode, visokokvalitetne proizvode i sistematske proizvode trebaju biti tehnički.
Pošta: Apr-28-2024