01. Einführung von Zellulose
Cellulose ist ein makromolekulares Polysaccharid aus Glucose. Sie ist unlöslich in Wasser und organischen Lösungsmitteln. Sie ist der Hauptbestandteil der pflanzlichen Zellwand und zugleich das am weitesten verbreitete und am häufigsten vorkommende Polysaccharid in der Natur.
Cellulose ist der am häufigsten vorkommende erneuerbare Rohstoff der Erde und zugleich das am häufigsten vorkommende natürliche Polymer. Sie bietet die Vorteile, erneuerbar, vollständig biologisch abbaubar und gut biokompatibel zu sein.
02. Gründe für die Modifizierung von Cellulose
Cellulosemakromoleküle enthalten eine große Anzahl von -OH-Gruppen. Aufgrund der Wasserstoffbrückenbindungen ist die Kraft zwischen den Makromolekülen relativ groß, was zu einer hohen Schmelzenthalpie △H führt. Andererseits enthalten Cellulosemakromoleküle Ringe. Wie die Struktur ist auch die Steifheit der Molekülketten größer, was zu einer geringeren Änderung der Schmelzentropie ΔS führt. Diese beiden Gründe führen dazu, dass die Temperatur geschmolzener Cellulose (= △H / △S) steigt und ihre Zersetzungstemperatur relativ niedrig ist. Daher treten beim Erhitzen der Cellulose auf eine bestimmte Temperatur Fasern auf. Das Phänomen besteht darin, dass die Cellulose bereits zersetzt ist, bevor sie zu schmelzen beginnt. Daher kann Cellulosematerial nicht durch Schmelzen und anschließendes Formen verarbeitet werden.
03. Bedeutung der Cellulosemodifizierung
Angesichts der allmählichen Erschöpfung fossiler Ressourcen und der zunehmend gravierenden Umweltprobleme, die durch Textilabfälle aus Chemiefasern entstehen, ist die Entwicklung und Nutzung natürlicher, nachwachsender Fasermaterialien zu einem wichtigen Thema geworden. Zellulose ist der am häufigsten vorkommende nachwachsende Rohstoff in der Natur. Sie verfügt über hervorragende Eigenschaften wie gute Hygroskopizität, Antistatik, hohe Luftdurchlässigkeit, gute Färbbarkeit, hohen Tragekomfort, einfache Textilverarbeitung und biologische Abbaubarkeit. Ihre Eigenschaften sind mit denen von Chemiefasern nicht vergleichbar.
Cellulosemoleküle enthalten eine große Anzahl von Hydroxylgruppen, die leicht intra- und intermolekulare Wasserstoffbrücken bilden und sich bei hohen Temperaturen zersetzen, ohne zu schmelzen. Cellulose weist jedoch eine gute Reaktivität auf, und ihre Wasserstoffbrücken können durch chemische Modifikation oder Pfropfreaktion zerstört werden, was den Schmelzpunkt effektiv senken kann. Cellulose wird in verschiedenen Industrieprodukten häufig in Textilien, Membrantrennung, Kunststoffen, Tabak und Beschichtungen eingesetzt.
04. Cellulose-Veretherungsmodifizierung
Celluloseether ist ein Cellulosederivat, das durch Veretherung von Cellulose gewonnen wird. Es ist aufgrund seiner hervorragenden Verdickungs-, Emulgier-, Suspensions-, Filmbildungs-, Schutzkolloid-, Feuchtigkeitsspeicher- und Hafteigenschaften weit verbreitet. Es wird in Lebensmitteln, Medikamenten, der Papierherstellung, Farben, Baumaterialien usw. verwendet.
Die Veretherung von Cellulose umfasst eine Reihe von Derivaten, die durch die Reaktion von Hydroxylgruppen an der Cellulosemolekülkette mit Alkylierungsmitteln unter alkalischen Bedingungen entstehen. Der Verbrauch von Hydroxylgruppen verringert die Anzahl intermolekularer Wasserstoffbrücken und reduziert so die intermolekularen Kräfte. Dadurch wird die thermische Stabilität der Cellulose verbessert, die Verarbeitungsleistung der Materialien verbessert und gleichzeitig der Schmelzpunkt der Cellulose gesenkt.
Beispiele für Auswirkungen der Veretherungsmodifizierung auf andere Funktionen der Cellulose:
Aus raffinierter Baumwolle als Ausgangsstoff stellten die Forscher in einem einstufigen Veretherungsverfahren durch Alkalisierung und Veretherung Carboxymethylhydroxypropylcellulose-Komplexether mit gleichmäßiger Reaktion, hoher Viskosität, guter Säure- und Salzbeständigkeit her. Die durch das einstufige Veretherungsverfahren hergestellte Carboxymethylhydroxypropylcellulose weist eine gute Salz- und Säurebeständigkeit sowie gute Löslichkeit auf. Durch Variation der relativen Mengen an Propylenoxid und Chloressigsäure können Produkte mit unterschiedlichen Carboxymethyl- und Hydroxypropylgehalten hergestellt werden. Die Testergebnisse zeigen, dass die im einstufigen Verfahren hergestellte Carboxymethylhydroxypropylcellulose einen kurzen Produktionszyklus und einen geringen Lösungsmittelverbrauch aufweist und eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen ein- und zweiwertige Salze sowie eine gute Säurebeständigkeit aufweist.
05. Aussichten der Cellulose-Veretherungsmodifizierung
Cellulose ist ein wichtiger chemischer Rohstoff, reich an Ressourcen, umweltfreundlich und erneuerbar. Die durch Celluloseveretherung modifizierten Derivate zeichnen sich durch hervorragende Leistung, ein breites Anwendungsspektrum und hervorragende Nutzungseffekte aus und erfüllen die Anforderungen der Volkswirtschaft in hohem Maße. Und die Anforderungen der gesellschaftlichen Entwicklung, des kontinuierlichen technologischen Fortschritts und der zukünftigen Kommerzialisierung werden durch eine stärkere Industrialisierung der synthetischen Rohstoffe und Syntheseverfahren für Cellulosederivate umfassender genutzt und ein breiteres Anwendungsspektrum erschlossen. Wert
Veröffentlichungszeit: 20. Februar 2023