સેલ્યુલોઝ ઇથર્સની રચનાઓ અને પ્રકારો શું છે?

1. સેલ્યુલોઝ ઇથરનો માસ્ટ્રક્ચર અને તૈયારીનો સિદ્ધાંત

આકૃતિ 1 સેલ્યુલોઝ ઇથર્સની લાક્ષણિક રચના બતાવે છે. દરેક બીડી-એનહાઇડ્રોગ્લુકોઝ યુનિટ (સેલ્યુલોઝનું પુનરાવર્તન એકમ) સી (2), સી (3) અને સી (6) સ્થિતિઓ પર એક જૂથને બદલે છે, એટલે કે, ત્યાં ત્રણ ઇથર જૂથો હોઈ શકે છે. ઇન્ટ્રા-ચેન અને ઇન્ટર-ચેન હાઇડ્રોજન બોન્ડ્સને કારણેસેલ્યુલોઝ મેક્રોમ્યુલેક્યુલ્સ, પાણી અને લગભગ તમામ કાર્બનિક દ્રાવકોમાં વિસર્જન કરવું મુશ્કેલ છે. ઇથેરિફિકેશન દ્વારા ઇથર જૂથોની રજૂઆત ઇન્ટ્રામોલેક્યુલર અને ઇન્ટરમોલેક્યુલર હાઇડ્રોજન બોન્ડ્સનો નાશ કરે છે, તેની હાઇડ્રોફિલિસિટીમાં સુધારો કરે છે, અને પાણીના માધ્યમોમાં તેની દ્રાવ્યતામાં મોટા પ્રમાણમાં સુધારો કરે છે.

લાક્ષણિક ઇથેરિફાઇડ અવેજીઓ ઓછા પરમાણુ વજનવાળા આલ્કોક્સી જૂથો (1 થી 4 કાર્બન અણુઓ) અથવા હાઇડ્રોક્સિઆલ્કિલ જૂથો છે, જે પછી કાર્બોક્સિલ, હાઇડ્રોક્સિલ અથવા એમિનો જૂથો જેવા અન્ય કાર્યાત્મક જૂથો દ્વારા બદલી શકાય છે. અવેજી એક, બે અથવા વધુ વિવિધ પ્રકારના હોઈ શકે છે. સેલ્યુલોઝ મેક્રોમ્યુલેક્યુલર સાંકળની સાથે, દરેક ગ્લુકોઝ યુનિટની સી (2), સી (2), સી (3) અને સી (6) પર હાઇડ્રોક્સિલ જૂથો વિવિધ પ્રમાણમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે. સખત રીતે કહીએ તો, સેલ્યુલોઝ ઇથર સામાન્ય રીતે ચોક્કસ રાસાયણિક માળખું હોતું નથી, સિવાય કે તે ઉત્પાદનો કે જે એક પ્રકારનાં જૂથ દ્વારા સંપૂર્ણપણે અવેજી કરવામાં આવે છે (ત્રણેય હાઇડ્રોક્સિલ જૂથો અવેજી છે). આ ઉત્પાદનોનો ઉપયોગ ફક્ત પ્રયોગશાળા વિશ્લેષણ અને સંશોધન માટે થઈ શકે છે, અને તેનું કોઈ વ્યાપારી મૂલ્ય નથી.

(એ) સેલ્યુલોઝ ઇથર મોલેક્યુલર ચેઇન, આર 1 ~ આર 6 = એચ, અથવા કાર્બનિક અવેજીના બે એનહાઇડ્રોગ્લુકોઝ એકમોની સામાન્ય રચના;

(બી) કાર્બોક્સિમેથિલનો પરમાણુ સાંકળનો ટુકડોજળચ્રonse, કાર્બોક્સિમેથિલના અવેજીની ડિગ્રી 0.5 છે, હાઇડ્રોક્સિથિલના અવેજીની ડિગ્રી 2.0 છે, અને દા ola ની અવેજીની ડિગ્રી 3.0 છે. આ રચના ઇથેરિફાઇડ જૂથોના સરેરાશ અવેજી સ્તરને રજૂ કરે છે, પરંતુ અવેજી ખરેખર રેન્ડમ છે.

દરેક અવેજી માટે, ઇથરીફિકેશનની કુલ રકમ અવેજી ડીએસ મૂલ્યની ડિગ્રી દ્વારા વ્યક્ત કરવામાં આવે છે. ડીએસની શ્રેણી 0 ~ 3 છે, જે દરેક એન્હાઇડ્રોગ્લુકોઝ એકમ પર ઇથરીફિકેશન જૂથો દ્વારા બદલવામાં આવેલા હાઇડ્રોક્સિલ જૂથોની સરેરાશ સંખ્યાની સમકક્ષ છે.

હાઇડ્રોક્સિઆલિકિલ સેલ્યુલોઝ ઇથર્સ માટે, અવેજીની પ્રતિક્રિયા નવા ફ્રી હાઇડ્રોક્સિલ જૂથોથી ઇથેરિફિકેશન શરૂ કરશે, અને અવેજીની ડિગ્રી એમએસ મૂલ્ય દ્વારા પ્રમાણિત કરી શકાય છે, એટલે કે, અવેજીની દા ola ડિગ્રી. તે દરેક એન્હાઇડ્રોગ્લુકોઝ યુનિટમાં ઉમેરવામાં આવેલા ઇથેરિફાઇંગ એજન્ટ રિએક્ટન્ટના મોલ્સની સરેરાશ સંખ્યાને રજૂ કરે છે. લાક્ષણિક રિએક્ટન્ટ એથિલિન ox કસાઈડ છે અને ઉત્પાદનમાં હાઇડ્રોક્સિથિલ અવેજી છે. આકૃતિ 1 માં, ઉત્પાદનનું એમએસ મૂલ્ય 3.0 છે.

સૈદ્ધાંતિક રીતે, એમએસ મૂલ્ય માટે કોઈ ઉપલા મર્યાદા નથી. જો દરેક ગ્લુકોઝ રિંગ જૂથ પર અવેજીની ડિગ્રીનું ડીએસ મૂલ્ય જાણીતું છે, તો ઇથર સાઇડ ચેઇન્સમ ઉત્પાદકોની સરેરાશ સાંકળ લંબાઈ પણ વિવિધ ઇથેરિફિકેશન જૂથો (જેમ કે -ઓસી 3 અથવા -ઓસી 2 એચ 4 ઓએચ) ના માસ અપૂર્ણાંક (ડબ્લ્યુટી%) નો ઉપયોગ ડીએસ અને એમએસ મૂલ્યોને બદલે અવેજી સ્તર અને ડિગ્રીને રજૂ કરવા માટે કરે છે. દરેક જૂથના સામૂહિક અપૂર્ણાંક અને તેના ડીએસ અથવા એમએસ મૂલ્યને સરળ ગણતરી દ્વારા રૂપાંતરિત કરી શકાય છે.

મોટાભાગના સેલ્યુલોઝ ઇથર્સ પાણીમાં દ્રાવ્ય પોલિમર હોય છે, અને કેટલાક કાર્બનિક દ્રાવકોમાં પણ આંશિક દ્રાવ્ય હોય છે. સેલ્યુલોઝ ઇથરમાં ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા, ઓછી કિંમત, સરળ પ્રક્રિયા, ઓછી ઝેરી અને વિશાળ વિવિધતાની લાક્ષણિકતાઓ છે, અને માંગ અને એપ્લિકેશન ક્ષેત્રો હજી પણ વિસ્તરી રહ્યા છે. સહાયક એજન્ટ તરીકે, સેલ્યુલોઝ ઇથર ઉદ્યોગના વિવિધ ક્ષેત્રોમાં એપ્લિકેશનની સંભાવના ધરાવે છે. એમએસ/ડીએસ દ્વારા મેળવી શકાય છે.

સેલ્યુલોઝ ઇથર્સને અવેજીની રાસાયણિક રચના અનુસાર એનિઓનિક, કેશનિક અને નોનિઓનિક ઇથર્સમાં વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે. નોનિઓનિક ઇથર્સને પાણીમાં દ્રાવ્ય અને તેલ-દ્રાવ્ય ઉત્પાદનોમાં વહેંચી શકાય છે.

ઉત્પાદનો કે જે industrial દ્યોગિકરણ કરવામાં આવ્યા છે તે કોષ્ટક 1 ના ઉપરના ભાગમાં સૂચિબદ્ધ છે. કોષ્ટક 1 ના નીચલા ભાગમાં કેટલાક જાણીતા ઇથરીફિકેશન જૂથોની સૂચિ છે, જે હજી સુધી મહત્વપૂર્ણ વ્યાપારી ઉત્પાદનો બન્યા નથી.

મિશ્રિત ઇથર અવેજીઓના સંક્ષેપના ક્રમમાં મૂળાક્ષરોના ક્રમમાં અથવા સંબંધિત ડીએસ (એમએસ) ના સ્તર અનુસાર નામ આપી શકાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, 2-હાઇડ્રોક્સિથાઇલ મેથાઈલસેલ્યુલોઝ માટે, સંક્ષેપ એચએમસી છે, અને તે મિથિલ અવેજીને પ્રકાશિત કરવા માટે એમએચઇસી તરીકે પણ લખી શકાય છે.

સેલ્યુલોઝ પરના હાઇડ્રોક્સિલ જૂથો ઇથેરીફિકેશન એજન્ટો દ્વારા સરળતાથી સુલભ નથી, અને સામાન્ય રીતે નાઓએચ જલીય દ્રાવણની ચોક્કસ સાંદ્રતાનો ઉપયોગ કરીને, ઇથરીફિકેશન પ્રક્રિયા સામાન્ય રીતે આલ્કલાઇન પરિસ્થિતિઓમાં હાથ ધરવામાં આવે છે. સેલ્યુલોઝ સૌ પ્રથમ નાઓએચ જલીય દ્રાવણ સાથે સોજો આલ્કલી સેલ્યુલોઝમાં રચાય છે, અને પછી ઇથરીફિકેશન એજન્ટ સાથે ઇથરીફિકેશન પ્રતિક્રિયામાંથી પસાર થાય છે. મિશ્રિત ઇથર્સના ઉત્પાદન અને તૈયારી દરમિયાન, વિવિધ પ્રકારના ઇથેરિફિકેશન એજન્ટોનો ઉપયોગ એક જ સમયે થવો જોઈએ, અથવા ઇથરીફિકેશનને તૂટક તૂટક ખોરાક (જો જરૂરી હોય તો) દ્વારા પગલું દ્વારા પગલું ભરવું જોઈએ. સેલ્યુલોઝના ઇથેરિફિકેશનમાં ચાર પ્રતિક્રિયાના પ્રકારો છે, જે પ્રતિક્રિયા સૂત્ર દ્વારા સારાંશ આપવામાં આવે છે (સેલ્યુલોસિક સેલ-ઓએચ દ્વારા બદલવામાં આવે છે) નીચે મુજબ:

સમીકરણ (1) વિલિયમસન ઇથરીફિકેશન પ્રતિક્રિયાનું વર્ણન કરે છે. આરએક્સ એ અકાર્બનિક એસિડ એસ્ટર છે, અને એક્સ એ હેલોજન બીઆર, સીએલ અથવા સલ્ફ્યુરિક એસિડ એસ્ટર છે. ક્લોરાઇડ આર-સીએલનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે ઉદ્યોગમાં થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, મિથાઈલ ક્લોરાઇડ, ઇથિલ ક્લોરાઇડ અથવા ક્લોરોસેટીક એસિડ. આવી પ્રતિક્રિયાઓમાં આધારની સ્ટોઇચિઓમેટ્રિક રકમનો વપરાશ થાય છે. Industrial દ્યોગિકકૃત સેલ્યુલોઝ ઇથર ઉત્પાદનો મેથિલ સેલ્યુલોઝ, ઇથિલ સેલ્યુલોઝ અને કાર્બોક્સિમેથિલ સેલ્યુલોઝ વિલિયમસન ઇથરીફિકેશન પ્રતિક્રિયાના ઉત્પાદનો છે.

પ્રતિક્રિયા સૂત્ર (2) એ બેઝ-કેટેલાઇઝ્ડ ઇપોક્સાઇડ્સ (જેમ કે આર = એચ, સીએચ 3, અથવા સી 2 એચ 5) અને સેલ્યુલોઝ પરમાણુઓ પર હાઇડ્રોક્સિલ જૂથોની બેઝનું સેવન કર્યા વિના વધુ પ્રતિક્રિયા છે. આ પ્રતિક્રિયા ચાલુ રહેવાની સંભાવના છે કારણ કે પ્રતિક્રિયા દરમિયાન નવા હાઇડ્રોક્સિલ જૂથો ઉત્પન્ન થાય છે, જેનાથી ઓલિગોઆલ્કિલિથિલિન ox કસાઈડ સાઇડ ચેઇન્સની રચના થાય છે: 1-એઝિરીડિન (એઝિરીડિન) સાથે સમાન પ્રતિક્રિયા એમિનોઇથિલ ઇથર બનાવશે: સેલ-ઓ-સીએચ 2-સીએચ 2-એનએચ 2. હાઇડ્રોક્સિથાઇલ સેલ્યુલોઝ, હાઇડ્રોક્સાયપ્રોપીલ સેલ્યુલોઝ અને હાઇડ્રોક્સિબ્યુટીલ સેલ્યુલોઝ જેવા ઉત્પાદનો એ બેઝ-કેટેલાઇઝ્ડ ઇપોક્સિડેશનના બધા ઉત્પાદનો છે.

પ્રતિક્રિયા સૂત્ર ()) એ સેલ-ઓએચ અને ઓર્ગેનિક સંયોજનો વચ્ચેની પ્રતિક્રિયા છે જેમાં આલ્કલાઇન માધ્યમમાં સક્રિય ડબલ બોન્ડ હોય છે, વાય એ ઇલેક્ટ્રોન-ઉપાડ જૂથ છે, જેમ કે સી.એન., સી.એન.એચ. 2, અથવા એસઓ 3-એનએ+. આજે આ પ્રકારની પ્રતિક્રિયા ભાગ્યે જ indust દ્યોગિક રીતે ઉપયોગમાં લેવાય છે.

પ્રતિક્રિયા સૂત્ર ()), ડાયઝોઆલ્કેન સાથેની ઇથરીફિકેશન હજી સુધી industrial દ્યોગિકરણ કરવામાં આવ્યું નથી.

1. સેલ્યુલોઝ ઇથર્સના પ્રકારો

સેલ્યુલોઝ ઇથર એકવિધ અથવા મિશ્રિત ઇથર હોઈ શકે છે, અને તેની ગુણધર્મો અલગ છે. સેલ્યુલોઝ મેક્રોમ્યુલેક્યુલ પર લો-અવેજીવાળા હાઇડ્રોફિલિક જૂથો છે, જેમ કે હાઇડ્રોક્સિથાઇલ જૂથો, જે ઉત્પાદનને ચોક્કસ ડિગ્રી પાણીની દ્રાવ્યતા સાથે સમર્થન આપી શકે છે, જ્યારે મેથિલ, ઇથિલ, વગેરે જેવા હાઇડ્રોફોબિક જૂથો માટે, ફક્ત મધ્યમ અવેજીમાં ઉત્પાદનને ચોક્કસ પાણીની દ્રાવણ, અને નીચા-સુ-સોલ્યુશનમાં વિસર્જન કરી શકે છે. સેલ્યુલોઝ ઇથર્સના ગુણધર્મો પર in ંડાણપૂર્વક સંશોધન સાથે, નવા સેલ્યુલોઝ ઇથર્સ અને તેમના એપ્લિકેશન ક્ષેત્રો સતત વિકસિત અને ઉત્પાદિત કરવામાં આવશે, અને સૌથી મોટો ડ્રાઇવિંગ બળ એ વ્યાપક અને સતત શુદ્ધ એપ્લિકેશન બજાર છે.

દ્રાવ્ય ગુણધર્મો પર મિશ્રિત ઇથર્સમાં જૂથોના પ્રભાવનો સામાન્ય કાયદો છે:

1) ઇથરની હાઇડ્રોફોબિસિટી વધારવા અને જેલ પોઇન્ટને ઓછું કરવા માટે ઉત્પાદનમાં હાઇડ્રોફોબિક જૂથોની સામગ્રીમાં વધારો;

2) તેના જેલ પોઇન્ટને વધારવા માટે હાઇડ્રોફિલિક જૂથો (જેમ કે હાઇડ્રોક્સિથાઇલ જૂથો) ની સામગ્રીમાં વધારો;

)) હાઇડ્રોક્સાયપ્રોપીલ જૂથ વિશેષ છે, અને યોગ્ય હાઇડ્રોક્સિપ્રોપીલેશન ઉત્પાદનના જેલ તાપમાનને ઓછું કરી શકે છે, અને મધ્યમ હાઇડ્રોક્સિપ્રોપીલેટેડ ઉત્પાદનનું જેલ તાપમાન ફરીથી વધશે, પરંતુ ઉચ્ચ સ્તરનું અવેજી તેના જેલ પોઇન્ટને ઘટાડશે; તેનું કારણ હાઇડ્રોક્સાયપ્રોપીલ જૂથની વિશેષ કાર્બન સાંકળ લંબાઈની રચના, નીચા-સ્તરના હાઇડ્રોક્સાઇપ્રોપીલેશન, સેલ્યુલોઝ મેક્રોમ્યુલેક્યુલમાં અને પરમાણુઓ વચ્ચે નબળા હાઇડ્રોજન બોન્ડ્સ અને શાખા સાંકળો પર હાઇડ્રોફિલિક હાઇડ્રોક્સિલ જૂથોને કારણે છે. પાણી પ્રબળ છે. બીજી બાજુ, જો અવેજી વધારે છે, તો બાજુના જૂથ પર પોલિમરાઇઝેશન થશે, હાઇડ્રોક્સિલ જૂથની સંબંધિત સામગ્રીમાં ઘટાડો થશે, હાઇડ્રોફોબિસિટી વધશે, અને તેના બદલે દ્રાવ્યતા ઓછી થશે.

નું ઉત્પાદન અને સંશોધનસેલ્યુલોઝ ઈથરલાંબો ઇતિહાસ છે. 1905 માં, સુઇડાએ સૌ પ્રથમ સેલ્યુલોઝના ઇથેરિફિકેશનની જાણ કરી, જે ડિમેથિલ સલ્ફેટથી મેથિલેટેડ હતી. નોનિઓનિક એલ્કિલ ઇથર્સને અનુક્રમે પાણીમાં દ્રાવ્ય અથવા તેલ-દ્રાવ્ય સેલ્યુલોઝ ઇથર્સ માટે લિલીએનફેલ્ડ (1912), ડ્રેફસ (1914) અને લ્યુચ્સ (1920) દ્વારા પેટન્ટ આપવામાં આવ્યું હતું. બુચલર અને ગોમબર્ગે 1921 માં બેન્ઝિલ સેલ્યુલોઝનું ઉત્પાદન કર્યું, કાર્બોક્સિમેથિલ સેલ્યુલોઝનું નિર્માણ સૌ પ્રથમ 1918 માં થયું હતું, અને હ્યુબર્ટે 1920 માં હાઇડ્રોક્સિથાઇલ સેલ્યુલોઝ બનાવ્યું હતું. 1920 ના દાયકાની શરૂઆતમાં, કાર્બોક્સિમેથિલસેલ્યુલોઝનું જર્મનીમાં વ્યવસાયિકરણ થયું હતું. 1937 થી 1938 સુધી, યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સમાં એમસી અને એચઈસીનું industrial દ્યોગિક ઉત્પાદન સમજાયું. સ્વીડને 1945 માં જળ દ્રાવ્ય ઇએચઇસીનું ઉત્પાદન શરૂ કર્યું. 1945 પછી, પશ્ચિમ યુરોપ, યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સ અને જાપાનમાં સેલ્યુલોઝ ઇથરનું ઉત્પાદન ઝડપથી વિસ્તર્યું. 1957 ના અંતમાં, ચાઇના સીએમસીને પ્રથમ શાંઘાઈ સેલ્યુલોઇડ ફેક્ટરીમાં ઉત્પાદન કરવામાં આવ્યું. 2004 સુધીમાં, મારા દેશની ઉત્પાદન ક્ષમતા 30,000 ટન આયનીય ઇથર અને 10,000 ટન નોન-આયનિક ઇથર હશે. 2007 સુધીમાં, તે 100,000 ટન આયનીય ઇથર અને 40,000 ટન નોનિઓનિક ઇથર સુધી પહોંચશે. દેશ અને વિદેશમાં સંયુક્ત ટેકનોલોજી કંપનીઓ પણ સતત ઉભરી રહી છે, અને ચાઇનાની સેલ્યુલોઝ ઇથર ઉત્પાદન ક્ષમતા અને તકનીકી સ્તરે સતત સુધરી રહી છે.

તાજેતરનાં વર્ષોમાં, ઘણા સેલ્યુલોઝ મોનોથર્સ અને વિવિધ ડીએસ મૂલ્યો, સ્નિગ્ધતા, શુદ્ધતા અને રેઓલોજિકલ ગુણધર્મો સાથે મિશ્રિત ઇથર્સનો સતત વિકાસ કરવામાં આવ્યો છે. હાલમાં, સેલ્યુલોઝ ઇથર્સના ક્ષેત્રમાં વિકાસનું ધ્યાન અદ્યતન ઉત્પાદન તકનીક, નવી તૈયારી તકનીક, નવા ઉપકરણો, નવા ઉત્પાદનો, ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા ઉત્પાદનો અને વ્યવસ્થિત ઉત્પાદનોને તકનીકી રીતે સંશોધન કરવું જોઈએ.