1.ໂຄງສ້າງແລະຫຼັກການການກະກຽມຂອງ cellulose ether
ຮູບທີ 1 ສະແດງໃຫ້ເຫັນໂຄງສ້າງປົກກະຕິຂອງ cellulose ethers. ແຕ່ລະຫນ່ວຍ bD-anhydroglucose (ຫນ່ວຍງານທີ່ຊ້ໍາກັນຂອງ cellulose) ທົດແທນຫນຶ່ງກຸ່ມຢູ່ໃນຕໍາແຫນ່ງ C (2), C (3) ແລະ C (6), ນັ້ນແມ່ນ, ສາມາດມີເຖິງສາມກຸ່ມ ether. ເນື່ອງຈາກພັນທະບັດ hydrogen ພາຍໃນແລະລະບົບຕ່ອງໂສ້ລະຫວ່າງcellulose macromolecules, ມັນເປັນການຍາກທີ່ຈະລະລາຍໃນນ້ໍາແລະເກືອບທັງຫມົດ solvents ອິນຊີ. ການນໍາກຸ່ມ ether ໂດຍຜ່ານ etherification ທໍາລາຍພັນທະບັດ hydrogen intramolecular ແລະ intermolecular, ປັບປຸງ hydrophilicity ຂອງມັນ, ແລະປັບປຸງການລະລາຍຂອງມັນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໃນສື່ນ້ໍາ.
ຕົວແທນ etherified ປົກກະຕິແມ່ນກຸ່ມ alkoxy ທີ່ມີນ້ໍາຫນັກໂມເລກຸນຕ່ໍາ (1 ຫາ 4 ອາຕອມຂອງຄາບອນ) ຫຼືກຸ່ມ hydroxyalkyl, ເຊິ່ງຫຼັງຈາກນັ້ນອາດຈະຖືກທົດແທນໂດຍກຸ່ມທີ່ມີປະໂຫຍດອື່ນໆເຊັ່ນ: ກຸ່ມ carboxyl, hydroxyl ຫຼື amino. ຕົວແທນອາດຈະເປັນຂອງຫນຶ່ງ, ສອງຫຼືຫຼາຍຊະນິດທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ຕາມລະບົບຕ່ອງໂສ້ macromolecular cellulose, ກຸ່ມ hydroxyl ຢູ່ໃນຕໍາແຫນ່ງ C(2), C(3) ແລະ C(6) ຂອງແຕ່ລະຫນ່ວຍ glucose ໄດ້ຖືກທົດແທນໃນອັດຕາສ່ວນທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ເວົ້າຢ່າງເຂັ້ມງວດ, cellulose ether ໂດຍທົ່ວໄປບໍ່ມີໂຄງສ້າງທາງເຄມີທີ່ແນ່ນອນ, ຍົກເວັ້ນຜະລິດຕະພັນທີ່ຖືກທົດແທນຢ່າງສົມບູນໂດຍກຸ່ມຫນຶ່ງ (ທັງສາມກຸ່ມ hydroxyl ຖືກທົດແທນ). ຜະລິດຕະພັນເຫຼົ່ານີ້ສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ສໍາລັບການວິເຄາະແລະການຄົ້ນຄວ້າຫ້ອງທົດລອງເທົ່ານັ້ນ, ແລະບໍ່ມີມູນຄ່າການຄ້າ.
(a) ໂຄງປະກອບການທົ່ວໄປຂອງສອງຫົວຫນ່ວຍ anhydroglucose ຂອງລະບົບຕ່ອງໂສ້ໂມເລກຸນ cellulose ether, R1 ~ R6 = H, ຫຼືການທົດແທນທາງອິນຊີ;
(b) ຊິ້ນສ່ວນລະບົບຕ່ອງໂສ້ໂມເລກຸນຂອງ carboxymethylhydroxyethyl cellulose, ລະດັບການທົດແທນຂອງ carboxymethyl ແມ່ນ 0.5, ລະດັບການທົດແທນຂອງ hydroxyethyl ແມ່ນ 2.0, ແລະລະດັບການທົດແທນຂອງ molar ແມ່ນ 3.0. ໂຄງສ້າງນີ້ສະແດງເຖິງລະດັບການທົດແທນໂດຍສະເລ່ຍຂອງກຸ່ມ etherified, ແຕ່ຕົວຈິງແລ້ວການທົດແທນແມ່ນແບບສຸ່ມ.
ສໍາລັບແຕ່ລະຕົວທົດແທນ, ຈໍານວນທັງຫມົດຂອງ etherification ແມ່ນສະແດງອອກໂດຍລະດັບຂອງການທົດແທນມູນຄ່າ DS. ຂອບເຂດຂອງ DS ແມ່ນ 0 ~ 3, ເຊິ່ງເທົ່າກັບຈໍານວນສະເລ່ຍຂອງກຸ່ມ hydroxyl ທົດແທນໂດຍກຸ່ມ etherification ໃນແຕ່ລະຫນ່ວຍ anhydroglucose.
ສໍາລັບ hydroxyalkyl cellulose ethers, ປະຕິກິລິຍາທົດແທນຈະເລີ່ມຕົ້ນ etherification ຈາກກຸ່ມ hydroxyl ຟຣີໃຫມ່, ແລະລະດັບການທົດແທນສາມາດຖືກຄິດໄລ່ໂດຍຄ່າ MS, ນັ້ນແມ່ນ, ລະດັບ molar ຂອງການທົດແທນ. ມັນເປັນຕົວແທນຂອງຈໍານວນສະເລ່ຍຂອງ moles ຂອງ reactant etherifying ຕົວແທນທີ່ເພີ່ມໃສ່ແຕ່ລະຫນ່ວຍ anhydroglucose. ທາດປະຕິກອນປົກກະຕິແມ່ນເອທີລີນອອກໄຊ ແລະຜະລິດຕະພັນມີສານແທນ hydroxyethyl. ໃນຮູບທີ 1, ມູນຄ່າ MS ຂອງຜະລິດຕະພັນແມ່ນ 3.0.
ໃນທາງທິດສະດີ, ບໍ່ມີຂອບເຂດຈໍາກັດເທິງສໍາລັບຄ່າ MS. ຖ້າຄ່າ DS ຂອງລະດັບການທົດແທນຂອງແຕ່ລະກຸ່ມວົງແຫວນ glucose ເປັນທີ່ຮູ້ຈັກ, ຄວາມຍາວຂອງລະບົບຕ່ອງໂສ້ຂ້າງຄຽງໂດຍສະເລ່ຍຂອງຕ່ອງໂສ້ຂ້າງ ether ຜູ້ຜະລິດບາງຄົນຍັງມັກຈະໃຊ້ສ່ວນຫນຶ່ງຂອງມະຫາຊົນ (wt%) ຂອງກຸ່ມ etherification ທີ່ແຕກຕ່າງກັນ (ເຊັ່ນ -OCH3 ຫຼື -OC2H4OH) ເພື່ອເປັນຕົວແທນຂອງລະດັບການທົດແທນແລະລະດັບແທນທີ່ຈະເປັນຄ່າ DS ແລະ MS. ສ່ວນຫນຶ່ງຂອງມະຫາຊົນຂອງແຕ່ລະກຸ່ມແລະມູນຄ່າ DS ຫຼື MS ຂອງມັນສາມາດຖືກແປງໂດຍການຄິດໄລ່ງ່າຍໆ.
cellulose ethers ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນໂພລີເມີທີ່ລະລາຍໃນນ້ໍາ, ແລະບາງສ່ວນຍັງລະລາຍບາງສ່ວນຢູ່ໃນສານລະລາຍອິນຊີ. Cellulose ether ມີລັກສະນະປະສິດທິພາບສູງ, ລາຄາຕໍ່າ, ການປຸງແຕ່ງງ່າຍ, ຄວາມເປັນພິດຕ່ໍາແລະແນວພັນທີ່ກວ້າງຂວາງ, ແລະຄວາມຕ້ອງການແລະຂົງເຂດຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຍັງຂະຫຍາຍຕົວ. ໃນຖານະທີ່ເປັນຕົວຊ່ວຍ, cellulose ether ມີທ່າແຮງການ ນຳ ໃຊ້ທີ່ດີໃນອຸດສາຫະ ກຳ ຕ່າງໆ. ສາມາດໄດ້ຮັບໂດຍ MS / DS.
Cellulose ethers ຖືກຈັດປະເພດຕາມໂຄງສ້າງທາງເຄມີຂອງສານທົດແທນເຂົ້າໄປໃນ anionic, cationic ແລະ nonionic ethers. ethers nonionic ສາມາດແບ່ງອອກເປັນຜະລິດຕະພັນທີ່ລະລາຍໃນນ້ໍາແລະນ້ໍາ.
ຜະລິດຕະພັນທີ່ໄດ້ຮັບການອຸດສາຫະກໍາໄດ້ຖືກລະບຸໄວ້ໃນສ່ວນເທິງຂອງຕາຕະລາງ 1. ສ່ວນຕ່ໍາຂອງຕາຕະລາງ 1 ລາຍຊື່ບາງກຸ່ມ etherification ທີ່ຮູ້ຈັກ, ເຊິ່ງຍັງບໍ່ທັນກາຍເປັນຜະລິດຕະພັນການຄ້າທີ່ສໍາຄັນ.
ຄໍາສັ່ງຫຍໍ້ຂອງສານແທນ ether ປະສົມສາມາດຖືກຕັ້ງຊື່ຕາມລໍາດັບຕົວອັກສອນຫຼືລະດັບຂອງ DS (MS), ສໍາລັບການຍົກຕົວຢ່າງ, ສໍາລັບ 2-hydroxyethyl methylcellulose, ຕົວຫຍໍ້ແມ່ນ HEMC, ແລະມັນຍັງສາມາດຂຽນເປັນ MHEC ເພື່ອ. ເນັ້ນໃສ່ສານທົດແທນ methyl.
ກຸ່ມ hydroxyl ໃນ cellulose ບໍ່ສາມາດເຂົ້າເຖິງໄດ້ງ່າຍໂດຍຕົວແທນ etherification, ແລະຂະບວນການ etherification ປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນດໍາເນີນພາຍໃຕ້ສະພາບທີ່ເປັນດ່າງ, ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວການນໍາໃຊ້ຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນທີ່ແນ່ນອນຂອງການແກ້ໄຂນ້ໍາ NaOH. ເຊນລູໂລສໄດ້ຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນຄັ້ງທໍາອິດເຂົ້າໄປໃນເຊນລູໂລສດ່າງໄຄ່ບວມດ້ວຍການແກ້ໄຂນ້ໍາ NaOH, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນດໍາເນີນການປະຕິກິລິຍາ etherification ກັບຕົວແທນ etherification. ໃນລະຫວ່າງການຜະລິດແລະການກະກຽມຂອງ ethers ປະສົມ, ປະເພດທີ່ແຕກຕ່າງກັນຂອງ etherification ຕົວແທນຄວນໄດ້ຮັບການນໍາໃຊ້ໃນເວລາດຽວກັນ, ຫຼື etherification ຄວນດໍາເນີນການເທື່ອລະກ້າວໂດຍການໃຫ້ອາຫານແບບ intermittent (ຖ້າຈໍາເປັນ). ມີສີ່ປະເພດປະຕິກິລິຍາໃນການ etherification ຂອງ cellulose, ເຊິ່ງສະຫຼຸບໂດຍສູດປະຕິກິລິຍາ (cellulosic ຖືກແທນທີ່ດ້ວຍ Cell-OH) ດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້:
ສົມຜົນ (1) ອະທິບາຍປະຕິກິລິຍາຂອງ Williamson etherification. RX ແມ່ນ ester ອາຊິດອະນົງຄະທາດ, ແລະ X ແມ່ນ halogen Br, Cl ຫຼື ester ອາຊິດຊູນຟູຣິກ. chloride R-Cl ໂດຍທົ່ວໄປແມ່ນຖືກນໍາໃຊ້ໃນອຸດສາຫະກໍາ, ສໍາລັບການຍົກຕົວຢ່າງ, methyl chloride, ethyl chloride ຫຼືອາຊິດ chloroacetic. ຈໍານວນພື້ນຖານ stoichiometric ແມ່ນບໍລິໂພກໃນປະຕິກິລິຍາດັ່ງກ່າວ. ຜະລິດຕະພັນ cellulose ether ອຸດສາຫະກໍາ methyl cellulose, ethyl cellulose ແລະ carboxymethyl cellulose ແມ່ນຜະລິດຕະພັນຂອງ Williamson etherification ຕິກິຣິຍາ.
ສູດປະຕິກິລິຍາ (2) ແມ່ນປະຕິກິລິຢາເພີ່ມຂອງ epoxides ພື້ນຖານ (ເຊັ່ນ: R = H, CH3, ຫຼື C2H5) ແລະກຸ່ມ hydroxyl ໃນໂມເລກຸນເຊລູໂລສໂດຍບໍ່ມີການບໍລິໂພກພື້ນຖານ. ປະຕິກິລິຍານີ້ມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະສືບຕໍ່ຍ້ອນວ່າກຸ່ມ hydroxyl ໃໝ່ຖືກສ້າງຂຶ້ນໃນລະຫວ່າງການຕິກິຣິຍາ, ນໍາໄປສູ່ການສ້າງຕ່ອງໂສ້ຂ້າງ oligoalkylethylene oxide: ປະຕິກິລິຍາທີ່ຄ້າຍຄືກັນກັບ 1-aziridine (aziridine) ຈະປະກອບເປັນ aminoethyl ether: Cell-O-CH2-CH2-NH2. . ຜະລິດຕະພັນເຊັ່ນ: hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose ແລະ hydroxybutyl cellulose ແມ່ນຜະລິດຕະພັນທັງຫມົດຂອງ epoxidation ພື້ນຖານ catalyzed.
ສູດປະຕິກິລິຍາ (3) ແມ່ນປະຕິກິລິຍາລະຫວ່າງ Cell-OH ແລະທາດປະສົມອິນຊີທີ່ປະກອບດ້ວຍພັນທະບັດຄູ່ທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວຢູ່ໃນຕົວກາງທີ່ເປັນດ່າງ, Y ແມ່ນກຸ່ມການຖອນອິເລັກໂທຣນິກເຊັ່ນ CN, CONH2, ຫຼື SO3-Na+. ມື້ນີ້ປະເພດຂອງປະຕິກິລິຍານີ້ບໍ່ຄ່ອຍຖືກນໍາໃຊ້ໃນອຸດສາຫະກໍາ.
ສູດປະຕິກິລິຍາ (4), etherification ກັບ diazoalkane ຍັງບໍ່ທັນໄດ້ຮັບການອຸດສາຫະກໍາເທື່ອ.
- ປະເພດຂອງ cellulose ethers
Cellulose ether ສາມາດເປັນ monoether ຫຼື ether ປະສົມ, ແລະຄຸນສົມບັດຂອງມັນແມ່ນແຕກຕ່າງກັນ. ມີກຸ່ມ hydrophilic ທີ່ຖືກທົດແທນຕ່ໍາຢູ່ໃນ macromolecule cellulose, ເຊັ່ນກຸ່ມ hydroxyethyl, ເຊິ່ງສາມາດໃຫ້ຜະລິດຕະພັນທີ່ມີລະດັບການລະລາຍນ້ໍາທີ່ແນ່ນອນ, ໃນຂະນະທີ່ສໍາລັບກຸ່ມ hydrophobic, ເຊັ່ນ: methyl, ethyl, ແລະອື່ນໆ, ມີພຽງແຕ່ການທົດແທນລະດັບປານກາງໃນລະດັບສູງເທົ່ານັ້ນ. ໃຫ້ຜະລິດຕະພັນມີການລະລາຍນ້ໍາທີ່ແນ່ນອນ, ແລະຜະລິດຕະພັນທີ່ທົດແທນຕ່ໍາພຽງແຕ່ຈະໃຄ່ບວມຢູ່ໃນນ້ໍາຫຼືສາມາດລະລາຍໃນ alkali ເຈືອຈາງ. ການແກ້ໄຂ. ດ້ວຍການຄົ້ນຄວ້າຢ່າງເລິກເຊິ່ງກ່ຽວກັບຄຸນສົມບັດຂອງ cellulose ethers, cellulose ethers ໃຫມ່ແລະຂົງເຂດຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂອງພວກມັນຈະຖືກພັດທະນາແລະຜະລິດຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ, ແລະຜົນບັງຄັບໃຊ້ທີ່ໃຫຍ່ທີ່ສຸດແມ່ນຕະຫຼາດຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ກວ້າງຂວາງແລະຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ.
ກົດຫມາຍທົ່ວໄປຂອງອິດທິພົນຂອງກຸ່ມໃນ ethers ປະສົມກ່ຽວກັບຄຸນສົມບັດການລະລາຍແມ່ນ:
1) ເພີ່ມເນື້ອໃນຂອງກຸ່ມ hydrophobic ໃນຜະລິດຕະພັນເພື່ອເພີ່ມ hydrophobicity ຂອງ ether ແລະຫຼຸດລົງຈຸດ gel;
2) ເພີ່ມເນື້ອໃນຂອງກຸ່ມ hydrophilic (ເຊັ່ນ: ກຸ່ມ hydroxyethyl) ເພື່ອເພີ່ມຈຸດ gel ຂອງມັນ;
3) ກຸ່ມ hydroxypropyl ແມ່ນພິເສດ, ແລະ hydroxypropylation ທີ່ເຫມາະສົມສາມາດຫຼຸດລົງອຸນຫະພູມ gel ຂອງຜະລິດຕະພັນ, ແລະອຸນຫະພູມ gel ຂອງຜະລິດຕະພັນ hydroxypropylated ຂະຫນາດກາງຈະເພີ່ມຂຶ້ນອີກເທື່ອຫນຶ່ງ, ແຕ່ລະດັບສູງຂອງການທົດແທນຈະຫຼຸດລົງຈຸດ gel ຂອງຕົນ; ເຫດຜົນແມ່ນຍ້ອນໂຄງສ້າງຄວາມຍາວຂອງລະບົບຕ່ອງໂສ້ຄາບອນພິເສດຂອງກຸ່ມ hydroxypropyl, ລະດັບ hydroxypropylation ຕ່ໍາ, ພັນທະບັດ hydrogen ອ່ອນລົງໃນແລະລະຫວ່າງໂມເລກຸນໃນ cellulose macromolecule, ແລະກຸ່ມ hydroxyl hydrophilic ໃນຕ່ອງໂສ້ສາຂາ. ນ້ໍາແມ່ນເດັ່ນ. ໃນອີກດ້ານຫນຶ່ງ, ຖ້າຫາກວ່າການທົດແທນແມ່ນສູງ, ຈະມີ polymerization ກຸ່ມຂ້າງຄຽງ, ເນື້ອໃນພີ່ນ້ອງຂອງກຸ່ມ hydroxyl ຈະຫຼຸດລົງ, hydrophobicity ຈະເພີ່ມຂຶ້ນ, ແລະການລະລາຍຈະຫຼຸດລົງແທນ.
ການຜະລິດແລະການຄົ້ນຄວ້າຂອງcellulose etherມີປະຫວັດຍາວ. ໃນປີ 1905, Suida ທໍາອິດລາຍງານ etherification ຂອງ cellulose, ເຊິ່ງໄດ້ຖືກ methylated ກັບ dimethyl sulfate. Nonionic alkyl ethers ໄດ້ຮັບສິດທິບັດໂດຍ Lilienfeld (1912), Dreyfus (1914) ແລະ Leuchs (1920) ສໍາລັບ ethers cellulose ທີ່ລະລາຍໃນນ້ໍາຫຼືນ້ໍາມັນລະລາຍ, ຕາມລໍາດັບ. Buchler ແລະ Gomberg ຜະລິດ benzyl cellulose ໃນປີ 1921, carboxymethyl cellulose ແມ່ນຜະລິດຄັ້ງທໍາອິດໂດຍ Jansen ໃນປີ 1918, ແລະ Hubert ຜະລິດ hydroxyethyl cellulose ໃນປີ 1920. ໃນຕົ້ນຊຸມປີ 1920, carboxymethylcellulose ໄດ້ຖືກຜະລິດເປັນການຄ້າໃນເຢຍລະມັນ. ຈາກ 1937 ຫາ 1938, ການຜະລິດອຸດສາຫະກໍາຂອງ MC ແລະ HEC ໄດ້ຖືກຮັບຮູ້ຢູ່ໃນສະຫະລັດ. ສວີເດນໄດ້ເລີ່ມຕົ້ນການຜະລິດ EHEC ທີ່ລະລາຍໃນນ້ໍາໃນປີ 1945. ຫຼັງຈາກປີ 1945, ການຜະລິດ cellulose ether ຂະຫຍາຍຕົວຢ່າງໄວວາໃນເອີຣົບຕາເວັນຕົກ, ສະຫະລັດແລະຍີ່ປຸ່ນ. ໃນຕອນທ້າຍຂອງປີ 1957, CMC ຂອງຈີນໄດ້ຮັບການນໍາເຂົ້າໃນການຜະລິດຄັ້ງທໍາອິດໃນ Shanghai Celluloid Factory. ໃນປີ 2004, ກໍາລັງການຜະລິດຂອງປະເທດຂອງຂ້ອຍຈະເປັນ 30,000 ໂຕນຂອງ ionic ether ແລະ 10,000 ໂຕນຂອງ ether ທີ່ບໍ່ແມ່ນ ionic. ໃນປີ 2007, ມັນຈະບັນລຸ 100,000 ໂຕນຂອງ ionic ether ແລະ 40,000 ໂຕນຂອງ Nonionic ether. ບໍລິສັດເທກໂນໂລຍີຮ່ວມທັງພາຍໃນແລະຕ່າງປະເທດຍັງເກີດຂື້ນຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ, ແລະຄວາມສາມາດໃນການຜະລິດ cellulose ether ຂອງຈີນແລະລະດັບດ້ານວິຊາການແມ່ນໄດ້ຮັບການປັບປຸງຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ.
ໃນຊຸມປີມໍ່ໆມານີ້, monoethers cellulose ຫຼາຍແລະ ethers ປະສົມທີ່ມີມູນຄ່າ DS ທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ຄວາມຫນືດ, ຄວາມບໍລິສຸດແລະຄຸນສົມບັດ rheological ໄດ້ຖືກພັດທະນາຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ. ປະຈຸບັນ, ຈຸດສຸມຂອງການພັດທະນາໃນຂົງເຂດເຊລູໂລສອີເທີແມ່ນນຳໃຊ້ເຕັກໂນໂລຊີການຜະລິດທີ່ກ້າວໜ້າ, ເຕັກໂນໂລຊີການກະກຽມໃໝ່, ອຸປະກອນໃໝ່, ຜະລິດຕະພັນທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງ, ຜະລິດຕະພັນທີ່ເປັນລະບົບຄວນຄົ້ນຄວ້າເຕັກນິກ.
ເວລາປະກາດ: 28-4-2024