01. Introduction de la cellulose
La cellulose est un polysaccharide macromoléculaire composé de glucose. Insoluble dans l'eau et les solvants organiques, elle est le principal composant de la paroi cellulaire végétale et le polysaccharide le plus répandu et le plus abondant dans la nature.
La cellulose est la ressource renouvelable la plus abondante sur Terre, et c'est aussi le polymère naturel le plus abondant. Elle présente les avantages d'être renouvelable, entièrement biodégradable et d'être biocompatible.
02. Raisons de la modification de la cellulose
Les macromolécules de cellulose contiennent un grand nombre de groupes -OH. Sous l'effet des liaisons hydrogène, la force entre les macromolécules est relativement importante, ce qui entraîne une enthalpie de fusion △H élevée ; en revanche, les macromolécules de cellulose sont cycliques. Comme pour la structure, la rigidité de la chaîne moléculaire est plus grande, ce qui entraîne une variation d'entropie de fusion ΔS plus faible. Ces deux raisons entraînent une augmentation de la température de la cellulose fondue (= △H / △S) et une température de décomposition relativement basse. Par conséquent, lorsque la cellulose est chauffée à une certaine température, des fibres apparaissent. La cellulose est décomposée avant de commencer à fondre. Par conséquent, la méthode de fusion suivie d'un moulage ne permet pas de traiter les matériaux cellulosiques.
03. Importance de la modification de la cellulose
Face à l'épuisement progressif des ressources fossiles et aux problèmes environnementaux de plus en plus graves causés par les déchets textiles en fibres chimiques, le développement et l'utilisation de fibres naturelles renouvelables sont devenus un sujet d'intérêt majeur. La cellulose est la ressource naturelle renouvelable la plus abondante dans la nature. Elle possède d'excellentes propriétés telles qu'une bonne hygroscopicité, des propriétés antistatiques, une forte perméabilité à l'air, une bonne aptitude à la teinture, un confort optimal, une facilité de transformation textile et une biodégradabilité. Ses caractéristiques sont incomparables à celles des fibres chimiques.
Les molécules de cellulose contiennent un grand nombre de groupes hydroxyles, qui forment facilement des liaisons hydrogène intramoléculaires et intermoléculaires et se décomposent à haute température sans fusion. Cependant, la cellulose présente une bonne réactivité et sa liaison hydrogène peut être détruite par modification chimique ou greffage, ce qui peut abaisser efficacement son point de fusion. Parmi les nombreux produits industriels, elle est largement utilisée dans les textiles, la séparation membranaire, les plastiques, le tabac et les revêtements.
04. Modification par éthérification de la cellulose
L'éther de cellulose est un dérivé de la cellulose obtenu par modification par éthérification. Il est largement utilisé pour ses excellentes propriétés d'épaississement, d'émulsification, de suspension, de formation de film, de colloïde protecteur, de rétention d'humidité et d'adhérence. Il est utilisé dans l'alimentation, la médecine, la fabrication du papier, la peinture, les matériaux de construction, etc.
L'éthérification de la cellulose est une série de dérivés produits par la réaction des groupes hydroxyles de la chaîne moléculaire de la cellulose avec des agents alkylants en milieu alcalin. La consommation de groupes hydroxyles réduit le nombre de liaisons hydrogène intermoléculaires, diminuant ainsi les forces intermoléculaires, améliorant ainsi la stabilité thermique de la cellulose, les performances de traitement des matériaux et, simultanément, son point de fusion.
Exemples d’effets de la modification de l’éthérification sur d’autres fonctions de la cellulose :
En utilisant du coton raffiné comme matière première, les chercheurs ont utilisé un procédé d'éthérification en une étape pour préparer un éther complexe de carboxyméthylhydroxypropylcellulose. Ce procédé, réalisé par alcalinisation et éthérification, présente une réaction uniforme, une viscosité élevée, une bonne résistance aux acides et aux sels. Grâce à ce procédé, la carboxyméthylhydroxypropylcellulose produite présente une bonne résistance aux sels, une bonne résistance aux acides et une bonne solubilité. En modifiant les quantités relatives d'oxyde de propylène et d'acide chloroacétique, des produits présentant différentes teneurs en carboxyméthyl et en hydroxypropylcellulose peuvent être préparés. Les résultats des tests montrent que la carboxyméthylhydroxypropylcellulose produite par ce procédé en une étape présente un cycle de production court, une faible consommation de solvants, une excellente résistance aux sels monovalents et bivalents et une bonne résistance aux acides.
05. Perspectives de modification par éthérification de la cellulose
La cellulose est une matière première chimique importante, riche en ressources, écologique et renouvelable. Les dérivés de la modification par éthérification de la cellulose présentent d'excellentes performances, un large éventail d'applications et d'excellents effets, et répondent largement aux besoins de l'économie nationale. De plus, compte tenu des besoins du développement social, des progrès technologiques continus et de la commercialisation future, une industrialisation accrue des matières premières et des méthodes de synthèse des dérivés de la cellulose permettra une meilleure utilisation et un plus large éventail d'applications. Valeur
Date de publication : 20 février 2023