1.Structure a pharatoi egwyddor o ether cellwlos
Mae Ffigur 1 yn dangos strwythur nodweddiadol etherau cellwlos. Mae pob uned bD-anhydroglucose (uned ailadrodd cellwlos) yn disodli un grŵp yn y safleoedd C (2), C (3) a C (6), hynny yw, gall fod hyd at dri grŵp ether. Oherwydd y bondiau hydrogen o fewn cadwyn a rhyng-gadwyn omacromoleciwlau cellwlos, mae'n anodd hydoddi mewn dŵr a bron pob toddyddion organig. Mae cyflwyno grwpiau ether trwy etherification yn dinistrio bondiau hydrogen intramoleciwlaidd a rhyngfoleciwlaidd, yn gwella ei hydrophilicity, ac yn gwella'n fawr ei hydoddedd mewn cyfryngau dŵr.
Mae dirprwyon etherified nodweddiadol yn grwpiau alcocsi pwysau moleciwlaidd isel (1 i 4 atom carbon) neu grwpiau hydroxyalkyl, a all wedyn gael eu disodli gan grwpiau swyddogaethol eraill megis carboxyl, hydrocsyl neu grwpiau amino. Gall dirprwyon fod o un, dau neu fwy o wahanol fathau. Ar hyd y gadwyn macromoleciwlaidd cellwlos, mae'r grwpiau hydrocsyl ar safleoedd C(2), C(3) a C(6) pob uned glwcos yn cael eu hamnewid mewn cyfrannau gwahanol. A siarad yn fanwl gywir, yn gyffredinol nid oes gan ether cellwlos strwythur cemegol pendant, ac eithrio'r cynhyrchion hynny sy'n cael eu disodli'n llwyr gan un math o grŵp (mae'r tri grŵp hydrocsyl yn cael eu disodli). Dim ond ar gyfer dadansoddi ac ymchwil labordy y gellir defnyddio'r cynhyrchion hyn, ac nid oes ganddynt unrhyw werth masnachol.
(a) Adeiledd cyffredinol dwy uned anhydroglwcos o'r gadwyn foleciwlaidd ether cellwlos, R1~R6=H, neu amnewidyn organig;
(b) Darn cadwyn moleciwlaidd o carboxymethylcellwlos hydroxyethyl, gradd amnewid carboxymethyl yw 0.5, gradd amnewid hydroxyethyl yw 2.0, a gradd amnewid molar yw 3.0. Mae'r strwythur hwn yn cynrychioli lefel amnewid gyfartalog grwpiau etherified, ond mae'r dirprwyon mewn gwirionedd ar hap.
Ar gyfer pob amnewidyn, mynegir cyfanswm yr etherification gan raddfa gwerth amnewid DS. Yr ystod DS yw 0 ~ 3, sy'n cyfateb i nifer cyfartalog y grwpiau hydroxyl a ddisodlwyd gan grwpiau etherification ar bob uned anhydroglucose.
Ar gyfer etherau cellwlos hydroxyalkyl, bydd yr adwaith amnewid yn dechrau etherification o grwpiau hydroxyl rhydd newydd, a gellir mesur gradd yr amnewid yn ôl y gwerth MS, hynny yw, gradd molar yr amnewid. Mae'n cynrychioli nifer cyfartalog y molau o adweithydd asiant etherifying a ychwanegir at bob uned anhydroglucose. Adweithydd nodweddiadol yw ethylene ocsid ac mae gan y cynnyrch amnewidyn hydroxyethyl. Yn Ffigur 1, gwerth MS y cynnyrch yw 3.0.
Yn ddamcaniaethol, nid oes terfyn uchaf ar gyfer y gwerth MS. Os yw gwerth DS y radd amnewid ar bob grŵp cylch glwcos yn hysbys, hyd cadwyn cyfartalog y gadwyn ochr ether Mae rhai gweithgynhyrchwyr hefyd yn aml yn defnyddio'r ffracsiwn màs (wt%) o wahanol grwpiau etherification (fel -OCH3 neu -OC2H4OH) i gynrychioli lefel a gradd amnewid yn lle gwerthoedd DS ac MS. Gellir trosi ffracsiwn màs pob grŵp a'i werth DS neu MS trwy gyfrifiad syml.
Mae'r rhan fwyaf o etherau seliwlos yn bolymerau sy'n hydoddi mewn dŵr, ac mae rhai hefyd yn rhannol hydawdd mewn toddyddion organig. Mae gan ether cellwlos nodweddion effeithlonrwydd uchel, pris isel, prosesu hawdd, gwenwyndra isel ac amrywiaeth eang, ac mae'r meysydd galw a chymhwyso yn dal i ehangu. Fel asiant ategol, mae gan ether seliwlos botensial cymhwysiad gwych mewn gwahanol feysydd diwydiant. ar gael gan MS/DS.
Mae etherau cellwlos yn cael eu dosbarthu yn ôl strwythur cemegol yr eilyddion yn etherau anionig, cationig a nonionig. Gellir rhannu etherau nonionig yn gynhyrchion sy'n hydoddi mewn dŵr ac sy'n hydoddi mewn olew.
Rhestrir cynhyrchion sydd wedi'u diwydiannu yn rhan uchaf Tabl 1. Mae rhan isaf Tabl 1 yn rhestru rhai grwpiau etherification hysbys, nad ydynt eto wedi dod yn gynhyrchion masnachol pwysig.
Gellir enwi trefn dalfyriad yr eilyddion ether cymysg yn ôl trefn yr wyddor neu lefel y DS (MS) priodol, er enghraifft, ar gyfer 2-hydroxyethyl methylcellulose, y talfyriad yw HEMC, a gellir ei ysgrifennu hefyd fel MHEC i tynnu sylw at yr eilydd methyl.
Nid yw'r grwpiau hydroxyl ar seliwlos yn hawdd eu cyrraedd gan asiantau etherification, ac fel arfer cynhelir y broses etherification o dan amodau alcalïaidd, yn gyffredinol gan ddefnyddio crynodiad penodol o hydoddiant dyfrllyd NaOH. Mae'r seliwlos yn cael ei ffurfio gyntaf yn seliwlos alcali chwyddedig gyda hydoddiant dyfrllyd NaOH, ac yna'n cael adwaith etherification gydag asiant etherification. Yn ystod cynhyrchu a pharatoi ethers cymysg, dylid defnyddio gwahanol fathau o gyfryngau etherification ar yr un pryd, neu dylid cynnal etherification gam wrth gam trwy fwydo ysbeidiol (os oes angen). Mae pedwar math o adwaith yn etherification cellwlos, sy'n cael eu crynhoi gan y fformiwla adwaith (mae cell-OH yn disodli cellwlosig) fel a ganlyn:
Mae hafaliad (1) yn disgrifio adwaith etherification Williamson. Mae RX yn ester asid anorganig, ac mae X yn ester halogen Br, Cl neu asid sylffwrig. Defnyddir clorid R-Cl yn gyffredinol mewn diwydiant, er enghraifft, methyl clorid, clorid ethyl neu asid cloroacetig. Mae swm stoichiometrig o fas yn cael ei fwyta mewn adweithiau o'r fath. Mae'r cynhyrchion ether cellwlos diwydiannol methyl cellwlos, cellwlos ethyl a cellwlos carboxymethyl yn gynhyrchion adwaith etherification Williamson.
Fformiwla adwaith (2) yw adwaith adio epocsidau bas-catalyziedig (fel R=H, CH3, neu C2H5) a grwpiau hydrocsyl ar foleciwlau cellwlos heb ddefnyddio bôn. Mae'r adwaith hwn yn debygol o barhau wrth i grwpiau hydrocsyl newydd gael eu cynhyrchu yn ystod yr adwaith, gan arwain at ffurfio cadwyni ochr oligoalkylethylene ocsid: Bydd adwaith tebyg ag 1-aziridine (aziridine) yn ffurfio ether aminoethyl: Cell-O-CH2-CH2-NH2 . Mae cynhyrchion fel cellwlos hydroxyethyl, cellwlos hydroxypropyl a cellwlos hydroxybutyl i gyd yn gynhyrchion eocsidiad sail-catalyzed.
Fformiwla adwaith (3) yw'r adwaith rhwng Cell-OH a chyfansoddion organig sy'n cynnwys bondiau dwbl gweithredol mewn cyfrwng alcalïaidd, grŵp tynnu electronau yw Y, fel CN, CONH2, neu SO3-Na+. Heddiw anaml y defnyddir y math hwn o adwaith yn ddiwydiannol.
Fformiwla adwaith (4), nid yw etherification â diazoalkane wedi'i ddiwydiannu eto.
- Mathau o etherau cellwlos
Gall ether cellwlos fod yn ether monoether neu gymysg, ac mae ei briodweddau yn wahanol. Mae yna grwpiau hydroffilig amnewid isel ar y macromoleciwl cellwlos, megis grwpiau hydroxyethyl, a all waddoli'r cynnyrch â rhywfaint o hydoddedd dŵr, tra ar gyfer grwpiau hydroffobig, megis methyl, ethyl, ac ati, dim ond amnewid cymedrol Gall gradd uchel Rhowch hydoddedd dŵr penodol i'r cynnyrch, a dim ond mewn dŵr y mae'r cynnyrch amnewidiol isel yn chwyddo neu gellir ei hydoddi mewn hydoddiant alcali gwanedig. Gyda'r ymchwil manwl ar briodweddau etherau seliwlos, bydd etherau seliwlos newydd a'u meysydd cymhwyso yn cael eu datblygu a'u cynhyrchu'n barhaus, a'r grym gyrru mwyaf yw'r farchnad gymwysiadau eang sy'n cael ei mireinio'n barhaus.
Cyfraith gyffredinol dylanwad grwpiau mewn etherau cymysg ar briodweddau hydoddedd yw:
1) Cynyddu cynnwys grwpiau hydroffobig yn y cynnyrch i gynyddu hydroffobigrwydd ether a gostwng y pwynt gel;
2) Cynyddu cynnwys grwpiau hydroffilig (fel grwpiau hydroxyethyl) i gynyddu ei bwynt gel;
3) Mae'r grŵp hydroxypropyl yn arbennig, a gall hydroxypropylation priodol ostwng tymheredd gel y cynnyrch, a bydd tymheredd gel y cynnyrch canolig hydroxypropylated yn codi eto, ond bydd lefel uchel o amnewid yn lleihau ei bwynt gel; Mae'r rheswm oherwydd strwythur hyd cadwyn carbon arbennig y grŵp hydroxypropyl, hydroxypropylation lefel isel, bondiau hydrogen gwanhau yn a rhwng moleciwlau yn y macromoleciwl cellwlos, a grwpiau hydrocsyl hydroffilig ar y cadwyni cangen. Mae dŵr yn drech. Ar y llaw arall, os yw'r amnewid yn uchel, bydd polymerization ar y grŵp ochr, bydd cynnwys cymharol y grŵp hydroxyl yn lleihau, bydd y hydroffobigedd yn cynyddu, a bydd y hydoddedd yn cael ei leihau yn lle hynny.
Mae cynhyrchu ac ymchwil oether cellwlosmae ganddo hanes hir. Ym 1905, adroddodd Suida am y tro cyntaf etherification cellwlos, a gafodd ei methylated â dimethyl sylffad. Patentwyd etherau alcyl anonionig gan Lilienfeld (1912), Dreyfus (1914) a Leuchs (1920) ar gyfer etherau cellwlos sy'n hydoddi mewn dŵr neu mewn olew, yn y drefn honno. Cynhyrchodd Buchler a Gomberg seliwlos bensyl ym 1921, cynhyrchwyd cellwlos carboxymethyl gyntaf gan Jansen ym 1918, a chynhyrchodd Hubert seliwlos hydroxyethyl ym 1920. Yn gynnar yn y 1920au, masnacheiddiwyd carboxymethylcellulose yn yr Almaen. Rhwng 1937 a 1938, gwireddwyd cynhyrchiad diwydiannol MC a HEC yn yr Unol Daleithiau. Dechreuodd Sweden gynhyrchu EHEC sy'n hydoddi mewn dŵr ym 1945. Ar ôl 1945, ehangodd cynhyrchu ether seliwlos yn gyflym yng Ngorllewin Ewrop, yr Unol Daleithiau a Japan. Ar ddiwedd 1957, cafodd Tsieina CMC ei gynhyrchu gyntaf yn Ffatri Celluloid Shanghai. Erbyn 2004, bydd gallu cynhyrchu fy ngwlad yn 30,000 tunnell o ether ïonig a 10,000 tunnell o ether nad yw'n ïonig. Erbyn 2007, bydd yn cyrraedd 100,000 tunnell o ether ïonig a 40,000 tunnell o ether Nonionic. Mae cwmnïau technoleg ar y cyd gartref a thramor hefyd yn dod i'r amlwg yn gyson, ac mae gallu cynhyrchu ether cellwlos Tsieina a lefel dechnegol yn gwella'n gyson.
Yn y blynyddoedd diwethaf, mae llawer o monoethers cellwlos ac etherau cymysg gyda gwerthoedd DS gwahanol, gludedd, purdeb a phriodweddau rheolegol wedi'u datblygu'n barhaus. Ar hyn o bryd, ffocws datblygiad ym maes etherau seliwlos yw mabwysiadu technoleg gynhyrchu uwch, technoleg paratoi newydd, offer newydd, cynhyrchion newydd, cynhyrchion o ansawdd uchel, a dylid ymchwilio'n dechnegol i gynhyrchion systematig.
Amser postio: Ebrill-28-2024