តើរចនាសម្ព័ន្ធនិងប្រភេទនៃអេធើរសែលុយឡូសមានអ្វីខ្លះ?

1.រចនាសម្ព័ននិងគោលការណ៍រៀបចំនៃ cellulose ether

រូបភាពទី 1 បង្ហាញពីរចនាសម្ព័ន្ធធម្មតានៃអេធើរសែលុយឡូស។ ឯកតា bD-anhydroglucose នីមួយៗ (ឯកតានៃសែលុយឡូសដដែលៗ) ជំនួសក្រុមមួយនៅទីតាំង C (2), C (3) និង C (6) ពោលគឺអាចមានក្រុមអេធើររហូតដល់បី។ ដោយសារតែចំណងអ៊ីដ្រូសែនអន្តរខ្សែសង្វាក់និងអន្តរខ្សែសង្វាក់នៃម៉ាក្រូម៉ូលេគុលសែលុយឡូសវាពិបាកក្នុងការរំលាយនៅក្នុងទឹក និងសារធាតុរំលាយសរីរាង្គស្ទើរតែទាំងអស់។ ការណែនាំនៃក្រុម ether តាមរយៈ etherification បំផ្លាញចំណងអ៊ីដ្រូសែន intramolecular និង intermolecular ធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវ hydrophilicity របស់វា និងធ្វើអោយប្រសើរឡើងយ៉ាងខ្លាំងនូវការរលាយរបស់វានៅក្នុងប្រព័ន្ធផ្សព្វផ្សាយទឹក។

សារធាតុជំនួស etherified ធម្មតាគឺជាក្រុម alkoxy ទម្ងន់ម៉ូលេគុលទាប (1 ទៅ 4 អាតូមកាបូន) ឬក្រុម hydroxyalkyl ដែលបន្ទាប់មកអាចត្រូវបានជំនួសដោយក្រុមមុខងារផ្សេងទៀតដូចជា carboxyl, hydroxyl ឬក្រុម amino ។ សារធាតុជំនួសអាចមានមួយ ពីរ ឬច្រើនប្រភេទផ្សេងគ្នា។ នៅតាមបណ្តោយខ្សែសង្វាក់ម៉ាក្រូម៉ូលេគុលសែលុយឡូស ក្រុម hydroxyl នៅលើទីតាំង C(2), C(3) និង C(6) នៃឯកតាគ្លុយកូសនីមួយៗត្រូវបានជំនួសក្នុងសមាមាត្រផ្សេងៗគ្នា។ និយាយយ៉ាងតឹងរឹង អេធើរ សែលុយឡូស ជាទូទៅមិនមានរចនាសម្ព័ន្ធគីមីច្បាស់លាស់ទេ លើកលែងតែផលិតផលទាំងនោះដែលត្រូវបានជំនួសទាំងស្រុងដោយក្រុមមួយប្រភេទ (ក្រុម hydroxyl ទាំងបីត្រូវបានជំនួស) ។ ផលិតផលទាំងនេះអាចប្រើបានសម្រាប់តែការវិភាគមន្ទីរពិសោធន៍ និងស្រាវជ្រាវប៉ុណ្ណោះ និងមិនមានតម្លៃពាណិជ្ជកម្មទេ។

(ក) រចនាសម្ព័ន្ធទូទៅនៃឯកតា anhydroglucose ពីរនៃខ្សែសង្វាក់ម៉ូលេគុល cellulose ether R1~R6=H ឬសារធាតុជំនួសសរីរាង្គ។

(ខ) បំណែកខ្សែសង្វាក់ម៉ូលេគុលនៃ carboxymethylសែលុយឡូស hydroxyethylកម្រិតនៃការជំនួស carboxymethyl គឺ 0.5 កម្រិតនៃការជំនួស hydroxyethyl គឺ 2.0 និងកម្រិតនៃការជំនួស molar គឺ 3.0 ។ រចនាសម្ព័ន្ធនេះតំណាងឱ្យកម្រិតនៃការជំនួសជាមធ្យមនៃក្រុម etherified ប៉ុន្តែធាតុជំនួសគឺចៃដន្យ។

សម្រាប់សារធាតុជំនួសនីមួយៗ ចំនួនសរុបនៃ etherification ត្រូវបានបង្ហាញដោយកម្រិតនៃការជំនួសតម្លៃ DS ។ ជួរនៃ DS គឺ 0 ~ 3 ដែលស្មើនឹងចំនួនមធ្យមនៃក្រុម hydroxyl ជំនួសដោយក្រុម etherification នៅលើឯកតា anhydroglucose នីមួយៗ។

សម្រាប់អេធើរ hydroxyalkyl cellulose ប្រតិកម្មជំនួសនឹងចាប់ផ្តើម etherification ពីក្រុម hydroxyl សេរីថ្មី ហើយកម្រិតនៃការជំនួសអាចត្រូវបានកំណត់បរិមាណដោយតម្លៃ MS ពោលគឺ កម្រិត molar នៃការជំនួស។ វាតំណាងឱ្យចំនួនមធ្យមនៃ moles នៃភ្នាក់ងារ etherifying reactant ដែលបានបន្ថែមទៅឯកតា anhydroglucose នីមួយៗ។ ប្រតិកម្មធម្មតាគឺអេទីឡែនអុកស៊ីដ ហើយផលិតផលមានសារធាតុជំនួសអ៊ីដ្រូស៊ីអេទីល។ នៅក្នុងរូបភាពទី 1 តម្លៃ MS នៃផលិតផលគឺ 3.0 ។

តាមទ្រឹស្តី មិនមានដែនកំណត់ខាងលើសម្រាប់តម្លៃ MS ទេ។ ប្រសិនបើតម្លៃ DS នៃកម្រិតនៃការជំនួសនៅលើក្រុមរង្វង់គ្លុយកូសនីមួយៗត្រូវបានគេស្គាល់ ប្រវែងខ្សែសង្វាក់មធ្យមនៃខ្សែសង្វាក់ចំហៀង ether ក្រុមហ៊ុនផលិតមួយចំនួនក៏ជារឿយៗប្រើប្រភាគម៉ាស់ (wt%) នៃក្រុម etherification ផ្សេងៗគ្នា (ដូចជា -OCH3 ឬ -OC2H4OH) ដើម្បីតំណាងឱ្យកម្រិតជំនួស និងសញ្ញាបត្រជំនួសឱ្យតម្លៃ DS និង MS ។ ប្រភាគធំនៃក្រុមនីមួយៗ និងតម្លៃ DS ឬ MS របស់វាអាចត្រូវបានបំប្លែងដោយការគណនាសាមញ្ញ។

អេធើរសែលុយឡូសភាគច្រើនគឺជាសារធាតុប៉ូលីម៊ែរដែលរលាយក្នុងទឹក ហើយខ្លះទៀតក៏រលាយដោយផ្នែកនៅក្នុងសារធាតុរំលាយសរីរាង្គផងដែរ។ សែលុយឡូសអេធើរមានលក្ខណៈនៃប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់ តម្លៃទាប ដំណើរការងាយស្រួល ការពុលទាប និងប្រភេទធំទូលាយ ហើយតម្រូវការ និងវាលកម្មវិធីនៅតែពង្រីក។ ក្នុងនាមជាភ្នាក់ងារជំនួយ អេធើរ សែលុយឡូស មានសក្តានុពលកម្មវិធីដ៏អស្ចារ្យនៅក្នុងវិស័យផ្សេងៗនៃឧស្សាហកម្ម។ អាចទទួលបានដោយ MS/DS ។

អេធើរសែលុយឡូសត្រូវបានចាត់ថ្នាក់តាមរចនាសម្ព័ន្ធគីមីនៃសារធាតុជំនួសទៅជាអេធើរ anionic, cationic និង nonionic ។ អេធើរ nonionic អាចបែងចែកទៅជាផលិតផលរលាយក្នុងទឹក និងរលាយប្រេង។

ផលិតផលដែលត្រូវបានឧស្សាហូបនីយកម្មត្រូវបានចុះបញ្ជីនៅផ្នែកខាងលើនៃតារាងទី 1 ។ ផ្នែកខាងក្រោមនៃតារាងទី 1 រាយបញ្ជីក្រុម etherification ដែលស្គាល់មួយចំនួន ដែលមិនទាន់ក្លាយជាផលិតផលពាណិជ្ជកម្មសំខាន់ៗនៅឡើយ។

លំដាប់អក្សរកាត់នៃសារធាតុជំនួសអេធើរចម្រុះអាចត្រូវបានគេដាក់ឈ្មោះតាមលំដាប់អក្ខរក្រម ឬកម្រិតនៃ DS (MS) រៀងៗខ្លួន ឧទាហរណ៍សម្រាប់ 2-hydroxyethyl methylcellulose អក្សរកាត់គឺ HEMC ហើយវាក៏អាចសរសេរជា MHEC ផងដែរ។ បន្លិចសារធាតុជំនួសមេទីល។

ក្រុមអ៊ីដ្រូស៊ីលនៅលើសែលុយឡូសមិនអាចចូលបានយ៉ាងងាយស្រួលដោយភ្នាក់ងារ etherification ហើយដំណើរការ etherification ជាធម្មតាត្រូវបានអនុវត្តក្រោមលក្ខខណ្ឌអាល់កាឡាំង ជាទូទៅដោយប្រើកំហាប់ជាក់លាក់នៃដំណោះស្រាយ aqueous NaOH ។ សែលុយឡូសត្រូវបានបង្កើតឡើងជាលើកដំបូងចូលទៅក្នុងកោសិកាអាល់កាឡាំងហើមជាមួយនឹងដំណោះស្រាយ NaOH aqueous ហើយបន្ទាប់មកឆ្លងកាត់ប្រតិកម្មអេធើរីហ្វិចជាមួយនឹងភ្នាក់ងារអេធើរីហ្វិន។ ក្នុងអំឡុងពេលនៃការផលិត និងការរៀបចំអេធើរចម្រុះ ប្រភេទផ្សេងគ្នានៃភ្នាក់ងារ etherification គួរតែត្រូវបានប្រើក្នុងពេលតែមួយ ឬ etherification គួរតែត្រូវបានអនុវត្តមួយជំហានម្តង ៗ ដោយការបំបៅមិនទៀងទាត់ (បើចាំបាច់) ។ មានប្រតិកម្ម 4 ប្រភេទក្នុងការ etherification នៃ cellulose ដែលត្រូវបានសង្ខេបដោយរូបមន្តប្រតិកម្ម (cellulosic ត្រូវបានជំនួសដោយ Cell-OH) ដូចខាងក្រោម:

សមីការ (1) ពិពណ៌នាអំពីប្រតិកម្ម etherification របស់ Williamson ។ RX គឺជា ester អាស៊ីត inorganic ហើយ X គឺជា halogen Br, Cl ឬ ester acid sulfuric ។ Chloride R-Cl ជាទូទៅត្រូវបានប្រើប្រាស់ក្នុងឧស្សាហកម្ម ឧទាហរណ៍ methyl chloride, ethyl chloride ឬ chloroacetic acid ។ បរិមាណ stoichiometric នៃមូលដ្ឋានត្រូវបានប្រើប្រាស់ក្នុងប្រតិកម្មបែបនេះ។ ផលិតផលអេធើរសែលុយឡូសឧស្សាហូបនីយកម្ម methyl cellulose, ethyl cellulose និង carboxymethyl cellulose គឺជាផលិតផលនៃប្រតិកម្ម etherification Williamson ។

រូបមន្តប្រតិកម្ម (2) គឺជាប្រតិកម្មបន្ថែមនៃ epoxides មូលដ្ឋានកាតាលីករ (ដូចជា R=H, CH3, ឬ C2H5) និងក្រុម hydroxyl នៅលើម៉ូលេគុលសែលុយឡូសដោយមិនប្រើប្រាស់មូលដ្ឋាន។ ប្រតិកម្មនេះទំនងជាបន្តនៅពេលដែលក្រុម hydroxyl ថ្មីត្រូវបានបង្កើតកំឡុងពេលប្រតិកម្ម ដែលនាំទៅដល់ការបង្កើតខ្សែសង្វាក់ចំហៀង oligoalkylethylene អុកស៊ីដ៖ ប្រតិកម្មស្រដៀងគ្នាជាមួយ 1-aziridine (aziridine) នឹងបង្កើតជា aminoethyl ether៖ Cell-O-CH2-CH2-NH2 . ផលិតផលដូចជា hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose និង hydroxybutyl cellulose គឺជាផលិតផលទាំងអស់នៃ epoxidation មូលដ្ឋានកាតាលីករ។

រូបមន្តប្រតិកម្ម (3) គឺជាប្រតិកម្មរវាងកោសិកា-OH និងសមាសធាតុសរីរាង្គដែលមានចំណងទ្វេដងសកម្មនៅក្នុងឧបករណ៍ផ្ទុកអាល់កាឡាំង Y គឺជាក្រុមដកអេឡិចត្រុងដូចជា CN, CONH2 ឬ SO3-Na+ ។ សព្វថ្ងៃនេះប្រតិកម្មប្រភេទនេះកម្រត្រូវបានប្រើប្រាស់ក្នុងឧស្សាហកម្មណាស់។

រូបមន្តប្រតិកម្ម (4) etherification ជាមួយ diazoalkane មិនទាន់ត្រូវបានឧស្សាហូបនីយកម្មនៅឡើយទេ។

1. ប្រភេទនៃ cellulose ethers

សែលុយឡូសអេធើរអាចជា monoether ឬអេធើរចម្រុះ ហើយលក្ខណៈសម្បត្តិរបស់វាខុសគ្នា។ មានក្រុមអ៊ីដ្រូហ្វីលីកដែលត្រូវបានជំនួសទាបនៅលើម៉ាក្រូម៉ូលេគុលសែលុយឡូស ដូចជាក្រុមអ៊ីដ្រូស៊ីអេទីល ដែលអាចផ្តល់ឱ្យផលិតផលជាមួយនឹងកម្រិតជាក់លាក់នៃការរលាយទឹក ចំណែកឯក្រុមអ៊ីដ្រូហ្វីលីក ដូចជាមេទីល អេទីល ជាដើម មានតែការជំនួសកម្រិតមធ្យមកម្រិតខ្ពស់ប៉ុណ្ណោះដែលអាច ផ្តល់ឱ្យផលិតផលនូវភាពរលាយក្នុងទឹកជាក់លាក់មួយ ហើយផលិតផលដែលជំនួសបានតិចអាចហើមក្នុងទឹក ឬអាចរំលាយនៅក្នុងអាល់កាឡាំងរលាយ។ ដំណោះស្រាយ។ ជាមួយនឹងការស្រាវជ្រាវស៊ីជម្រៅលើលក្ខណៈសម្បត្តិនៃអេធើរសែលុយឡូស អេធើរសែលុយឡូសថ្មី និងផ្នែកកម្មវិធីរបស់ពួកគេនឹងត្រូវបានបង្កើត និងផលិតជាបន្តបន្ទាប់ ហើយកម្លាំងជំរុញដ៏ធំបំផុតគឺទីផ្សារកម្មវិធីទូលំទូលាយ និងបន្តចម្រាញ់។

ច្បាប់ទូទៅនៃឥទ្ធិពលនៃក្រុមនៅក្នុងអេធើរចម្រុះលើលក្ខណៈសម្បត្តិរលាយគឺ៖

1) បង្កើនមាតិកានៃក្រុម hydrophobic នៅក្នុងផលិតផលដើម្បីបង្កើន hydrophobicity នៃ ether និងបន្ថយចំណុចជែល;

2) បង្កើនមាតិកានៃក្រុម hydrophilic (ដូចជាក្រុម hydroxyethyl) ដើម្បីបង្កើនចំណុចជែលរបស់វា;

3) ក្រុម hydroxypropyl មានលក្ខណៈពិសេសហើយ hydroxypropylation ត្រឹមត្រូវអាចបន្ថយសីតុណ្ហភាពជែលនៃផលិតផលហើយសីតុណ្ហភាពជែលនៃផលិតផល hydroxypropylated មធ្យមនឹងកើនឡើងម្តងទៀតប៉ុន្តែកម្រិតខ្ពស់នៃការជំនួសនឹងកាត់បន្ថយចំណុចជែលរបស់វា។ មូលហេតុគឺដោយសារតែរចនាសម្ព័ន្ធប្រវែងខ្សែសង្វាក់កាបូនពិសេសនៃក្រុម hydroxypropyl, hydroxypropylation កម្រិតទាប, ចំណងអ៊ីដ្រូសែនចុះខ្សោយនៅក្នុង និងរវាងម៉ូលេគុលនៅក្នុងម៉ាក្រូម៉ូលេគុល cellulose និងក្រុម hydrophilic hydroxyl នៅលើខ្សែសង្វាក់សាខា។ ទឹកមានភាពលេចធ្លោ។ ម្យ៉ាងវិញទៀត ប្រសិនបើការជំនួសមានកម្រិតខ្ពស់ វានឹងមានវត្ថុធាតុ polymerization នៅលើក្រុមចំហៀង មាតិកាដែលទាក់ទងនៃក្រុម hydroxyl នឹងថយចុះ ភាពធន់នឹងទឹកនឹងកើនឡើង ហើយភាពរលាយនឹងត្រូវបានកាត់បន្ថយជំនួសវិញ។

ការផលិត និងស្រាវជ្រាវរបស់ អសែលុយឡូសអេធើរមានប្រវត្តិយូរអង្វែង។ នៅឆ្នាំ 1905 Suida ដំបូងបានរាយការណ៍អំពី etherification នៃ cellulose ដែលត្រូវបាន methylated ជាមួយ dimethyl sulfate ។ Noionic alkyl ethers ត្រូវ​បាន​ប៉ាតង់​ដោយ Lilienfeld (1912), Dreyfus (1914) និង Leuchs (1920) សម្រាប់​អេ​ធើរ​សែលុយឡូស​ដែល​រលាយ​ក្នុង​ទឹក ឬ​រលាយ​ប្រេង​រៀងៗ​ខ្លួន។ Buchler និង Gomberg ផលិត benzyl cellulose ក្នុងឆ្នាំ 1921 carboxymethyl cellulose ត្រូវបានផលិតដំបូងដោយ Jansen ក្នុងឆ្នាំ 1918 ហើយ Hubert ផលិត hydroxyethyl cellulose ក្នុងឆ្នាំ 1920។ នៅដើមទសវត្សរ៍ឆ្នាំ 1920 carboxymethylcellulose ត្រូវបានធ្វើពាណិជ្ជកម្មនៅប្រទេសអាល្លឺម៉ង់។ ចាប់ពីឆ្នាំ 1937 ដល់ឆ្នាំ 1938 ផលិតកម្មឧស្សាហកម្មនៃ MC និង HEC ត្រូវបានគេដឹងនៅក្នុងសហរដ្ឋអាមេរិក។ ប្រទេសស៊ុយអែតបានចាប់ផ្តើមការផលិត EHEC រលាយក្នុងទឹកក្នុងឆ្នាំ 1945។ បន្ទាប់ពីឆ្នាំ 1945 ការផលិតកោសិកាអេធើរបានពង្រីកយ៉ាងឆាប់រហ័សនៅអឺរ៉ុបខាងលិច សហរដ្ឋអាមេរិក និងប្រទេសជប៉ុន។ នៅចុងបញ្ចប់នៃឆ្នាំ 1957 ប្រទេសចិន CMC ត្រូវបានដាក់ឱ្យដំណើរការជាលើកដំបូងនៅក្នុងរោងចក្រ Shanghai Celluloid ។ នៅឆ្នាំ 2004 សមត្ថភាពផលិតរបស់ប្រទេសរបស់ខ្ញុំនឹងមាន 30,000 តោននៃអ៊ីយ៉ុង ether និង 10,000 តោននៃ ether មិនមែនអ៊ីយ៉ុង។ នៅឆ្នាំ 2007 វានឹងឈានដល់ 100,000 តោននៃអ៊ីយ៉ុង ether និង 40,000 តោននៃ Nonionic ether ។ ក្រុមហ៊ុនបច្ចេកវិទ្យារួមគ្នាទាំងក្នុងស្រុក និងក្រៅស្រុកក៏កំពុងរីកចម្រើនឥតឈប់ឈរ ហើយសមត្ថភាពផលិត និងកម្រិតបច្ចេកទេសរបស់ cellulose របស់ប្រទេសចិនកំពុងមានភាពប្រសើរឡើងឥតឈប់ឈរ។

ក្នុងប៉ុន្មានឆ្នាំថ្មីៗនេះ monoethers សែលុយឡូសជាច្រើននិង ethers ចម្រុះដែលមានតម្លៃ DS ខុសៗគ្នា viscosities ភាពបរិសុទ្ធ និងលក្ខណៈសម្បត្តិ rheological ត្រូវបានបង្កើតឡើងជាបន្តបន្ទាប់។ នាពេលបច្ចុប្បន្ន ការផ្តោតសំខាន់នៃការអភិវឌ្ឍន៍ក្នុងវិស័យអេធើរសែលុយឡូស គឺដើម្បីទទួលយកបច្ចេកវិទ្យាផលិតកម្មកម្រិតខ្ពស់ បច្ចេកវិជ្ជារៀបចំថ្មី ឧបករណ៍ថ្មី ផលិតផលថ្មី ផលិតផលដែលមានគុណភាពខ្ពស់ និងផលិតផលជាប្រព័ន្ធគួរតែត្រូវបានស្រាវជ្រាវបច្ចេកទេស។