셀룰로오스 에테르화 개질

01. 셀룰로오스의 소개

셀룰로오스는 포도당으로 구성된 거대분자 다당류입니다. 물과 일반적인 유기 용매에 녹지 않습니다. 식물 세포벽의 주성분이며, 자연에서 가장 널리 분포하고 풍부한 다당류입니다.

셀룰로오스는 지구상에서 가장 풍부한 재생 가능 자원이며, 천연 고분자 중 가장 많은 양을 축적하는 물질입니다. 셀룰로오스는 재생 가능하고, 완전 생분해되며, 생체적합성이 우수하다는 장점이 있습니다.

02. 셀룰로오스 개질의 이유

셀룰로오스 거대 분자는 많은 수의 -OH 기를 함유한다.수소 결합의 효과로 인해 거대 분자 간의 힘이 비교적 커서 큰 용융 엔탈피 △H로 이어진다.반면에 셀룰로오스 거대 분자에는 고리가 있다.구조와 마찬가지로 분자 사슬의 강성이 더 크기 때문에 용융 엔트로피 변화 ΔS가 작아진다.이 두 가지 이유 때문에 용융 셀룰로오스의 온도(= △H / △S )가 높아지고 셀룰로오스의 분해 온도가 비교적 낮아진다.따라서 셀룰로오스를 특정 온도로 가열하면 섬유가 나타난다.셀룰로오스가 녹기 시작하기 전에 분해된 현상이기 때문에 셀룰로오스 재료의 가공은 먼저 용융한 다음 성형하는 방법을 채택할 수 없다.

03. 셀룰로스 개질의 중요성

화석 자원의 점진적인 고갈과 폐화학섬유 직물로 인한 환경 문제가 점차 심각해짐에 따라, 천연 재생 섬유 소재의 개발 및 활용은 사람들의 관심을 끄는 주요 이슈 중 하나가 되었습니다. 셀룰로오스는 자연에서 가장 풍부한 재생 가능 천연 자원입니다. 우수한 흡습성, 정전기 방지, 뛰어난 통기성, 우수한 염색성, 편안한 착용감, 용이한 섬유 가공, 생분해성 등 뛰어난 특성을 지니고 있으며, 화학 섬유와는 비교할 수 없는 특징을 가지고 있습니다.

셀룰로오스 분자는 많은 수산기를 포함하고 있어 분자 내 및 분자 간 수소 결합을 형성하기 쉽고, 고온에서 용융되지 않고 분해됩니다. 그러나 셀룰로오스는 반응성이 우수하여 화학적 변형이나 그래프트 반응을 통해 수소 결합을 파괴할 수 있어 녹는점을 효과적으로 낮출 수 있습니다. 셀룰로오스는 다양한 산업 제품으로서 섬유, 막 분리, 플라스틱, 담배, 코팅 등에 널리 사용됩니다.

04. 셀룰로오스 에테르화 개질

셀룰로오스 에테르는 셀룰로오스를 에테르화하여 개질한 셀룰로오스 유도체의 일종입니다. 우수한 증점성, 유화성, 현탁성, 필름 형성성, 보호 콜로이드성, 보습성 및 접착성으로 인해 널리 사용됩니다. 식품, 의약품, 제지, 페인트, 건축 자재 등에 사용됩니다.

셀룰로스의 에테르화 반응은 알칼리성 조건 하에서 셀룰로스 분자 사슬의 히드록실기와 알킬화제가 반응하여 생성되는 일련의 유도체입니다. 히드록실기의 소모는 분자간 수소 결합 수를 감소시켜 분자간 힘을 약화시킵니다. 이를 통해 셀룰로스의 열 안정성을 향상시키고, 재료의 가공 성능을 개선하며, 동시에 셀룰로스의 녹는점을 낮춥니다.

셀룰로스의 다른 기능에 대한 에테르화 변형 효과의 예:

연구진은 정제된 면을 기본 원료로 사용하여, 알칼리화 및 에테르화 반응을 통해 반응 균일성, 고점도, 우수한 내산성 및 내염성을 갖는 카르복시메틸 히드록시프로필 셀룰로스 복합 에테르를 제조하기 위해 일단계 에테르화 공정을 사용하였다. 일단계 에테르화 공정을 통해 제조된 카르복시메틸 히드록시프로필 셀룰로스는 우수한 내염성, 내산성 및 용해도를 갖는다. 프로필렌 옥사이드와 클로로아세트산의 상대적인 함량을 변화시킴으로써, 카르복시메틸 및 히드록시프로필 함량이 다른 제품을 제조할 수 있다. 시험 결과, 일단계 공정으로 제조된 카르복시메틸 히드록시프로필 셀룰로스는 생산 주기가 짧고 용매 소비량이 적으며, 1가 및 2가 염에 대한 내성이 우수하고 내산성이 우수한 것으로 나타났다.

05. 셀룰로스 에테르화 개질의 전망

셀룰로오스는 자원이 풍부하고 친환경적이며 재생 가능한 중요한 화학 및 화학 원료입니다. 셀룰로오스 에테르화 개질 유도체는 뛰어난 성능, 광범위한 용도, 그리고 탁월한 사용 효과를 가지고 있어 국가 경제의 수요를 상당 부분 충족합니다. 또한, 사회 발전의 요구와 지속적인 기술 발전 및 향후 상용화 실현을 통해 셀룰로오스 유도체의 합성 원료 및 합성 방법이 더욱 산업화될 수 있다면, 더욱 완벽하게 활용되고 더욱 광범위한 응용 분야를 실현할 수 있을 것입니다.