સેલ્યુલોઝ ઇથર્સની રચના અને પ્રકાર શું છે?

1.સેલ્યુલોઝ ઈથરનું માળખું અને તૈયારી સિદ્ધાંત

આકૃતિ 1 સેલ્યુલોઝ ઇથર્સની લાક્ષણિક રચના બતાવે છે. દરેક bD-એનહાઇડ્રોગ્લુકોઝ એકમ (સેલ્યુલોઝનું પુનરાવર્તિત એકમ) C (2), C (3) અને C (6) સ્થાનો પર એક જૂથને બદલે છે, એટલે કે, ત્યાં ત્રણ ઈથર જૂથો હોઈ શકે છે. ની ઇન્ટ્રા-ચેઇન અને ઇન્ટર-ચેઇન હાઇડ્રોજન બોન્ડને કારણેસેલ્યુલોઝ મેક્રોમોલેક્યુલ્સ, તે પાણી અને લગભગ તમામ કાર્બનિક દ્રાવકોમાં ઓગળવું મુશ્કેલ છે. ઈથરફિકેશન દ્વારા ઈથર જૂથોનો પરિચય ઈન્ટ્રામોલેક્યુલર અને ઈન્ટરમોલેક્યુલર હાઈડ્રોજન બોન્ડનો નાશ કરે છે, તેની હાઈડ્રોફિલિસીટીમાં સુધારો કરે છે અને પાણીના માધ્યમમાં તેની દ્રાવ્યતામાં ઘણો સુધારો કરે છે.

સ્ટ્રક્ચર્સ શું છે અને ty1

લાક્ષણિક ઈથરાઈફાઈડ અવેજીમાં ઓછા પરમાણુ વજનવાળા અલ્કોક્સી જૂથો (1 થી 4 કાર્બન અણુઓ) અથવા હાઈડ્રોક્સ્યાલ્કિલ જૂથો છે, જે પછી અન્ય કાર્યાત્મક જૂથો જેમ કે કાર્બોક્સિલ, હાઈડ્રોક્સિલ અથવા એમિનો જૂથો દ્વારા બદલી શકાય છે. અવેજીઓ એક, બે અથવા વધુ વિવિધ પ્રકારના હોઈ શકે છે. સેલ્યુલોઝ મેક્રોમોલેક્યુલર સાંકળ સાથે, દરેક ગ્લુકોઝ એકમના C(2), C(3) અને C(6) સ્થાનો પરના હાઇડ્રોક્સિલ જૂથોને અલગ-અલગ પ્રમાણમાં બદલવામાં આવે છે. કડક શબ્દોમાં કહીએ તો, સેલ્યુલોઝ ઈથર સામાન્ય રીતે ચોક્કસ રાસાયણિક માળખું ધરાવતું નથી, સિવાય કે તે ઉત્પાદનો કે જે સંપૂર્ણપણે એક પ્રકારના જૂથ દ્વારા અવેજી કરવામાં આવે છે (તમામ ત્રણ હાઇડ્રોક્સિલ જૂથો અવેજી છે). આ ઉત્પાદનોનો ઉપયોગ ફક્ત પ્રયોગશાળા વિશ્લેષણ અને સંશોધન માટે જ થઈ શકે છે અને તેનું કોઈ વ્યાવસાયિક મૂલ્ય નથી.

(a) સેલ્યુલોઝ ઈથર મોલેક્યુલર ચેઈન, R1~R6=H, અથવા કાર્બનિક અવેજીના બે એનહાઈડ્રોગ્લુકોઝ એકમોનું સામાન્ય માળખું;

(b) કાર્બોક્સિમિથિલનો પરમાણુ સાંકળનો ટુકડોહાઇડ્રોક્સાઇથિલ સેલ્યુલોઝ, કાર્બોક્સિમિથિલના અવેજીની ડિગ્રી 0.5 છે, હાઇડ્રોક્સાઇથિલના અવેજીની ડિગ્રી 2.0 છે, અને દાળના અવેજીની ડિગ્રી 3.0 છે. આ માળખું ઈથરીફાઈડ જૂથોના સરેરાશ અવેજી સ્તરનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે, પરંતુ અવેજીઓ વાસ્તવમાં રેન્ડમ છે.

દરેક અવેજી માટે, ઇથરફિકેશનની કુલ રકમ અવેજી DS મૂલ્યની ડિગ્રી દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે. DS ની શ્રેણી 0~3 છે, જે દરેક એનહાઇડ્રોગ્લુકોઝ એકમ પર ઇથેરિફિકેશન જૂથો દ્વારા બદલવામાં આવેલા હાઇડ્રોક્સિલ જૂથોની સરેરાશ સંખ્યાની સમકક્ષ છે.

હાઇડ્રોક્સાલ્કિલ સેલ્યુલોઝ ઇથર્સ માટે, અવેજી પ્રતિક્રિયા નવા મુક્ત હાઇડ્રોક્સિલ જૂથોમાંથી ઇથરફિકેશન શરૂ કરશે, અને અવેજીની ડિગ્રી MS મૂલ્ય દ્વારા પરિમાણિત કરી શકાય છે, એટલે કે, અવેજીની દાઢ ડિગ્રી. તે દરેક એનહાઇડ્રોગ્લુકોઝ એકમમાં ઉમેરવામાં આવેલા ઇથરિફાઇંગ એજન્ટ રિએક્ટન્ટના મોલ્સની સરેરાશ સંખ્યા દર્શાવે છે. એક લાક્ષણિક રિએક્ટન્ટ એથિલિન ઓક્સાઇડ છે અને ઉત્પાદનમાં હાઇડ્રોક્સાઇથિલ અવેજ છે. આકૃતિ 1 માં, ઉત્પાદનનું MS મૂલ્ય 3.0 છે.

સૈદ્ધાંતિક રીતે, MS મૂલ્ય માટે કોઈ ઉપલી મર્યાદા નથી. જો દરેક ગ્લુકોઝ રિંગ જૂથ પર અવેજીની ડિગ્રીનું DS મૂલ્ય જાણીતું હોય, તો ઈથર બાજુની સાંકળની સરેરાશ સાંકળ લંબાઈ કેટલાક ઉત્પાદકો પણ ઘણીવાર વિવિધ ઈથરફિકેશન જૂથો (જેમ કે -OCH3 અથવા -OC2H4OH) ના સમૂહ અપૂર્ણાંક (wt%) નો ઉપયોગ કરે છે. DS અને MS મૂલ્યોને બદલે અવેજી સ્તર અને ડિગ્રીનું પ્રતિનિધિત્વ કરવા માટે. દરેક જૂથના સમૂહ અપૂર્ણાંક અને તેના DS અથવા MS મૂલ્યને સરળ ગણતરી દ્વારા રૂપાંતરિત કરી શકાય છે.

મોટાભાગના સેલ્યુલોઝ ઇથર્સ પાણીમાં દ્રાવ્ય પોલિમર હોય છે, અને કેટલાક કાર્બનિક દ્રાવકોમાં આંશિક રીતે દ્રાવ્ય હોય છે. સેલ્યુલોઝ ઈથરમાં ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા, ઓછી કિંમત, સરળ પ્રક્રિયા, ઓછી ઝેરી અને વિશાળ વિવિધતાની લાક્ષણિકતાઓ છે અને માંગ અને એપ્લિકેશન ક્ષેત્રો હજુ પણ વિસ્તરી રહ્યાં છે. એક સહાયક એજન્ટ તરીકે, સેલ્યુલોઝ ઈથર ઉદ્યોગના વિવિધ ક્ષેત્રોમાં વ્યાપક ઉપયોગની સંભાવના ધરાવે છે. MS/DS દ્વારા મેળવી શકાય છે.

સેલ્યુલોઝ ઇથર્સને અવેજી તત્વોની રાસાયણિક રચના અનુસાર anionic, cationic અને nonionic ઇથર્સમાં વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે. નોનિયોનિક ઇથર્સને પાણીમાં દ્રાવ્ય અને તેલમાં દ્રાવ્ય ઉત્પાદનોમાં વિભાજિત કરી શકાય છે.

જે ઉત્પાદનોનું ઔદ્યોગિકીકરણ કરવામાં આવ્યું છે તે કોષ્ટક 1 ના ઉપરના ભાગમાં સૂચિબદ્ધ છે. કોષ્ટક 1 ના નીચેના ભાગમાં કેટલાક જાણીતા ઈથરફિકેશન જૂથોની સૂચિ છે, જે હજુ સુધી મહત્વપૂર્ણ વ્યાપારી ઉત્પાદનો બન્યા નથી.

મિશ્રિત ઈથર અવેજીના સંક્ષિપ્ત ક્રમને મૂળાક્ષરોના ક્રમ અથવા સંબંધિત DS (MS) ના સ્તર અનુસાર નામ આપી શકાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, 2-હાઈડ્રોક્સિઈથાઈલ મેથાઈલસેલ્યુલોઝ માટે, સંક્ષેપ HEMC છે, અને તેને MHEC તરીકે પણ લખી શકાય છે. મિથાઈલ અવેજીને પ્રકાશિત કરો.

સેલ્યુલોઝ પરના હાઇડ્રોક્સિલ જૂથો ઇથેરીફિકેશન એજન્ટો દ્વારા સરળતાથી સુલભ નથી, અને ઇથેરીફિકેશન પ્રક્રિયા સામાન્ય રીતે આલ્કલાઇન પરિસ્થિતિઓ હેઠળ હાથ ધરવામાં આવે છે, સામાન્ય રીતે NaOH જલીય દ્રાવણની ચોક્કસ સાંદ્રતાનો ઉપયોગ કરીને. સેલ્યુલોઝ સૌપ્રથમ NaOH જલીય દ્રાવણ સાથે ફૂલેલા આલ્કલી સેલ્યુલોઝમાં રચાય છે, અને પછી ઇથેરીફિકેશન એજન્ટ સાથે ઇથેરીફિકેશન પ્રતિક્રિયામાંથી પસાર થાય છે. મિશ્રિત ઇથર્સના ઉત્પાદન અને તૈયારી દરમિયાન, એક જ સમયે વિવિધ પ્રકારના ઇથેરીફિકેશન એજન્ટોનો ઉપયોગ કરવો જોઈએ અથવા ઇથરફિકેશન તબક્કાવાર તૂટક તૂટક ખોરાક (જો જરૂરી હોય તો) દ્વારા હાથ ધરવામાં આવવું જોઈએ. સેલ્યુલોઝના ઇથેરિફિકેશનમાં ચાર પ્રતિક્રિયા પ્રકારો છે, જે પ્રતિક્રિયા સૂત્ર દ્વારા સારાંશ આપે છે (સેલ્યુલોસિકને સેલ-ઓએચ દ્વારા બદલવામાં આવે છે) નીચે પ્રમાણે છે:

સ્ટ્રક્ચર્સ અને ty2 શું છે

સમીકરણ (1) વિલિયમસન ઈથરિફિકેશન પ્રતિક્રિયાનું વર્ણન કરે છે. RX એ અકાર્બનિક એસિડ એસ્ટર છે, અને X હેલોજન Br, Cl અથવા સલ્ફ્યુરિક એસિડ એસ્ટર છે. ક્લોરાઇડ R-Cl નો સામાન્ય રીતે ઉદ્યોગમાં ઉપયોગ થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, મિથાઈલ ક્લોરાઇડ, ઇથિલ ક્લોરાઇડ અથવા ક્લોરોએસેટિક એસિડ. આવી પ્રતિક્રિયાઓમાં સ્ટોઇકિયોમેટ્રિક આધારનો ઉપયોગ થાય છે. ઔદ્યોગિક સેલ્યુલોઝ ઈથર પ્રોડક્ટ્સ મિથાઈલ સેલ્યુલોઝ, એથિલ સેલ્યુલોઝ અને કાર્બોક્સિમિથાઈલ સેલ્યુલોઝ વિલિયમસન ઈથરિફિકેશન પ્રતિક્રિયાના ઉત્પાદનો છે.

પ્રતિક્રિયા સૂત્ર (2) એ બેઝ-ઉત્પ્રેરિત ઇપોક્સાઇડ્સ (જેમ કે R=H, CH3, અથવા C2H5) અને સેલ્યુલોઝ પરમાણુઓ પર આધાર લીધા વિના હાઇડ્રોક્સિલ જૂથોની વધારાની પ્રતિક્રિયા છે. આ પ્રતિક્રિયા ચાલુ રહેવાની શક્યતા છે કારણ કે પ્રતિક્રિયા દરમિયાન નવા હાઇડ્રોક્સિલ જૂથો ઉત્પન્ન થાય છે, જે ઓલિગોઆલ્કાઇલેથિલિન ઓક્સાઇડ સાઇડ ચેઇન્સની રચના તરફ દોરી જાય છે: 1-એઝિરિડિન (એઝિરિડિન) સાથે સમાન પ્રતિક્રિયા એમિનોઇથિલ ઇથર બનાવશે: સેલ-ઓ-સીએચ2-સીએચ2-એનએચ2 . હાઈડ્રોક્સીથાઈલ સેલ્યુલોઝ, હાઈડ્રોક્સીપ્રોપીલ સેલ્યુલોઝ અને હાઈડ્રોક્સીબ્યુટીલ સેલ્યુલોઝ જેવા ઉત્પાદનો એ તમામ બેઝ-ઉત્પ્રેરિત ઇપોક્સિડેશનના ઉત્પાદનો છે.

પ્રતિક્રિયા સૂત્ર (3) એ સેલ-OH અને આલ્કલાઇન માધ્યમમાં સક્રિય ડબલ બોન્ડ ધરાવતા કાર્બનિક સંયોજનો વચ્ચેની પ્રતિક્રિયા છે, Y એ CN, CONH2, અથવા SO3-Na+ જેવા ઇલેક્ટ્રોન-ઉપાડવાનું જૂથ છે. આજે આ પ્રકારની પ્રતિક્રિયાનો ઔદ્યોગિક રીતે ભાગ્યે જ ઉપયોગ થાય છે.

રિએક્શન ફોર્મ્યુલા (4), ડાયઝોઆલ્કેન સાથેનું ઇથેરફિકેશન હજુ સુધી ઔદ્યોગિકીકરણ થયું નથી.

  1. સેલ્યુલોઝ ઇથર્સના પ્રકાર

સેલ્યુલોઝ ઈથર મોનોથેર અથવા મિશ્ર ઈથર હોઈ શકે છે, અને તેના ગુણધર્મો અલગ છે. સેલ્યુલોઝ મેક્રોમોલેક્યુલ પર નીચા-અવેજી હાઇડ્રોફિલિક જૂથો છે, જેમ કે હાઇડ્રોક્સાઇથિલ જૂથો, જે ઉત્પાદનને ચોક્કસ ડિગ્રી પાણીમાં દ્રાવ્યતા આપી શકે છે, જ્યારે હાઇડ્રોફોબિક જૂથો માટે, જેમ કે મિથાઇલ, ઇથિલ, વગેરે, માત્ર મધ્યમ અવેજીમાં ઉચ્ચ ડિગ્રી હોઈ શકે છે. ઉત્પાદનને ચોક્કસ પાણીની દ્રાવ્યતા આપો, અને ઓછા અવેજી ઉત્પાદન માત્ર પાણીમાં ફૂલે છે અથવા હોઈ શકે છે પાતળું આલ્કલી દ્રાવણમાં ઓગળવામાં આવે છે. સેલ્યુલોઝ ઇથર્સના ગુણધર્મો પરના ઊંડાણપૂર્વકના સંશોધન સાથે, નવા સેલ્યુલોઝ ઇથર્સ અને તેમના એપ્લિકેશન ક્ષેત્રો સતત વિકસિત અને ઉત્પન્ન કરવામાં આવશે, અને સૌથી મોટું પ્રેરક બળ વ્યાપક અને સતત શુદ્ધ એપ્લિકેશન બજાર છે.

દ્રાવ્યતા ગુણધર્મો પર મિશ્ર ઇથરમાં જૂથોના પ્રભાવનો સામાન્ય નિયમ છે:

1) ઈથરની હાઈડ્રોફોબિસિટી વધારવા અને જેલ પોઈન્ટને ઘટાડવા માટે ઉત્પાદનમાં હાઈડ્રોફોબિક જૂથોની સામગ્રીમાં વધારો;

2) તેના જેલ બિંદુને વધારવા માટે હાઇડ્રોફિલિક જૂથો (જેમ કે હાઇડ્રોક્સિએથિલ જૂથો) ની સામગ્રીમાં વધારો;

3) હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ જૂથ વિશિષ્ટ છે, અને યોગ્ય હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલેશન ઉત્પાદનના જેલ તાપમાનને ઘટાડી શકે છે, અને માધ્યમ હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલેડ ઉત્પાદનનું જેલ તાપમાન ફરી વધશે, પરંતુ ઉચ્ચ સ્તરની અવેજીકરણ તેના જેલ પોઇન્ટને ઘટાડશે; તેનું કારણ હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ જૂથની ખાસ કાર્બન સાંકળની લંબાઈનું માળખું, નીચા સ્તરનું હાઈડ્રોક્સીપ્રોપીલેશન, સેલ્યુલોઝ મેક્રોમોલેક્યુલમાં અને તેની વચ્ચેના નબળા હાઈડ્રોજન બોન્ડ અને શાખા સાંકળો પર હાઈડ્રોફિલિક હાઈડ્રોક્સિલ જૂથો છે. પાણી પ્રબળ છે. બીજી બાજુ, જો અવેજી વધારે હોય, તો બાજુના જૂથ પર પોલિમરાઇઝેશન થશે, હાઇડ્રોક્સિલ જૂથની સંબંધિત સામગ્રી ઘટશે, હાઇડ્રોફોબિસિટી વધશે, અને તેના બદલે દ્રાવ્યતામાં ઘટાડો થશે.

નું ઉત્પાદન અને સંશોધનસેલ્યુલોઝ ઈથરલાંબો ઇતિહાસ ધરાવે છે. 1905 માં, સુઇડાએ સૌપ્રથમ સેલ્યુલોઝના ઇથરફિકેશનની જાણ કરી હતી, જે ડાયમિથાઈલ સલ્ફેટ સાથે મેથાઈલેડ હતી. નોનિયોનિક આલ્કાઈલ ઈથર્સ અનુક્રમે લિલીએનફેલ્ડ (1912), ડ્રેફસ (1914) અને લ્યુચ્સ (1920) દ્વારા પાણીમાં દ્રાવ્ય અથવા તેલમાં દ્રાવ્ય સેલ્યુલોઝ ઈથર્સ માટે પેટન્ટ કરવામાં આવ્યા હતા. બુચલર અને ગોમ્બર્ગે 1921માં બેન્ઝાઈલ સેલ્યુલોઝનું ઉત્પાદન કર્યું હતું, કાર્બોક્સિમિથાઈલ સેલ્યુલોઝનું ઉત્પાદન સૌપ્રથમવાર 1918માં જેન્સેન દ્વારા કરવામાં આવ્યું હતું અને 1920માં હ્યુબર્ટે હાઈડ્રોક્સાઈથાઈલ સેલ્યુલોઝનું ઉત્પાદન કર્યું હતું. 1920ના દાયકાની શરૂઆતમાં, જર્મનીમાં કાર્બોક્સિમિથાઈલ સેલ્યુલોઝનું વ્યાપારીકરણ કરવામાં આવ્યું હતું. 1937 થી 1938 સુધી, MC અને HEC નું ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સમાં સાકાર થયું. સ્વીડને 1945માં પાણીમાં દ્રાવ્ય EHECનું ઉત્પાદન શરૂ કર્યું. 1945 પછી, સેલ્યુલોઝ ઈથરનું ઉત્પાદન પશ્ચિમ યુરોપ, યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સ અને જાપાનમાં ઝડપથી વિસ્તર્યું. 1957 ના અંતમાં, ચાઇના સીએમસીને પ્રથમ વખત શાંઘાઈ સેલ્યુલોઇડ ફેક્ટરીમાં ઉત્પાદનમાં મૂકવામાં આવ્યું હતું. 2004 સુધીમાં, મારા દેશની ઉત્પાદન ક્ષમતા 30,000 ટન આયનીય ઈથર અને 10,000 ટન બિન-આયોનિક ઈથર હશે. 2007 સુધીમાં, તે 100,000 ટન આયનીય ઈથર અને 40,000 ટન નોનિયોનિક ઈથર સુધી પહોંચી જશે. દેશ અને વિદેશમાં સંયુક્ત ટેક્નોલોજી કંપનીઓ પણ સતત ઉભરી રહી છે અને ચીનની સેલ્યુલોઝ ઈથર ઉત્પાદન ક્ષમતા અને ટેકનિકલ સ્તરમાં સતત સુધારો થઈ રહ્યો છે.

તાજેતરના વર્ષોમાં, વિવિધ DS મૂલ્યો, સ્નિગ્ધતા, શુદ્ધતા અને રિઓલોજિકલ ગુણધર્મો સાથે ઘણા સેલ્યુલોઝ મોનોથર્સ અને મિશ્રિત ઇથર્સ સતત વિકસિત થયા છે. હાલમાં, સેલ્યુલોઝ ઇથર્સના ક્ષેત્રમાં વિકાસનું ધ્યાન અદ્યતન ઉત્પાદન તકનીક, નવી તૈયારી તકનીક, નવા સાધનો, નવા ઉત્પાદનો, ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા ઉત્પાદનો અને વ્યવસ્થિત ઉત્પાદનોને તકનીકી રીતે સંશોધન કરવું જોઈએ.


પોસ્ટ સમય: એપ્રિલ-28-2024