सेल्युलोज इथरच्या रचना आणि प्रकार काय आहेत?

1. सेल्युलोज इथरची रचना आणि तयारी तत्त्व

आकृती 1 सेल्युलोज इथरची विशिष्ट रचना दर्शवते. प्रत्येक बीडी-अनिहायडोग्लुकोज युनिट (सेल्युलोजचे पुनरावृत्ती युनिट) सी (2), सी (3) आणि सी (6) पोझिशन्स येथे एका गटाची जागा घेते, म्हणजेच तेथे तीन इथर गट असू शकतात. च्या इंट्रा-चेन आणि इंटर-चेन हायड्रोजन बॉन्ड्समुळेसेल्युलोज मॅक्रोमोलिक्यूल, पाण्यात आणि जवळजवळ सर्व सेंद्रिय सॉल्व्हेंट्समध्ये विरघळणे कठीण आहे. इथरिफिकेशनद्वारे इथर गटांची ओळख इंट्रामोलिक्युलर आणि इंटरमोलिक्युलर हायड्रोजन बॉन्ड्स नष्ट करते, हायड्रोफिलिटी सुधारते आणि पाण्याच्या माध्यमांमध्ये त्याची विद्रव्यता मोठ्या प्रमाणात सुधारते.

ठराविक इथरिफाइड सबस्टेंट्स कमी आण्विक वजन अल्कोक्सी गट (1 ते 4 कार्बन अणू) किंवा हायड्रॉक्सीअल्किल गट आहेत, जे नंतर कार्बोक्सिल, हायड्रॉक्सिल किंवा अमीनो गटांसारख्या इतर कार्यात्मक गटांद्वारे बदलले जाऊ शकतात. पर्याय एक, दोन किंवा अधिक भिन्न प्रकारचे असू शकतात. सेल्युलोज मॅक्रोमोलेक्युलर साखळीच्या बाजूने, प्रत्येक ग्लूकोज युनिटच्या सी (2), सी (3) आणि सी (6) मधील हायड्रॉक्सिल गट वेगवेगळ्या प्रमाणात बदलले जातात. काटेकोरपणे बोलल्यास, सेल्युलोज इथरमध्ये सामान्यत: एक निश्चित रासायनिक रचना नसते, त्या उत्पादनांशिवाय जे एका प्रकारच्या गटाद्वारे पूर्णपणे बदलले जातात (सर्व तीन हायड्रॉक्सिल गट बदलले जातात). ही उत्पादने केवळ प्रयोगशाळेच्या विश्लेषणासाठी आणि संशोधनासाठी वापरली जाऊ शकतात आणि त्यांचे कोणतेही व्यावसायिक मूल्य नाही.

आणि

(बी) कार्बोक्सीमेथिलचा एक आण्विक साखळी तुकडाहायड्रॉक्सीथिल सेल्युलोज, कार्बोक्सीमेथिलच्या प्रतिस्थापनाची डिग्री 0.5 आहे, हायड्रोक्सीथिलच्या प्रतिस्थापनाची डिग्री 2.0 आहे, आणि मोलरच्या प्रतिस्थापनाची डिग्री 3.0 आहे. ही रचना इथरिफाइड गटांच्या सरासरी प्रतिस्थापन पातळीचे प्रतिनिधित्व करते, परंतु पर्यायी प्रत्यक्षात यादृच्छिक असतात.

प्रत्येक पर्यायासाठी, इथरिफिकेशनची एकूण रक्कम प्रतिस्थापन डीएस मूल्याच्या डिग्रीद्वारे व्यक्त केली जाते. डीएसची श्रेणी 0 ~ 3 आहे, जी प्रत्येक hy नहाइड्रोग्लुकोज युनिटवरील इथरिफिकेशन गटांद्वारे बदललेल्या हायड्रॉक्सिल गटांच्या सरासरी संख्येइतकी आहे.

हायड्रॉक्सीअल्किल सेल्युलोज एथरसाठी, प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया नवीन फ्री हायड्रॉक्सिल गटांमधून इथरिफिकेशन सुरू करेल आणि प्रतिस्थापनाची डिग्री एमएस मूल्याद्वारे मोजली जाऊ शकते, म्हणजेच प्रतिस्थापनाची दाढी. हे प्रत्येक अ‍ॅनहायड्रोग्लुकोज युनिटमध्ये जोडलेल्या इथरिफायिंग एजंट रिएक्टंटच्या मोल्सची सरासरी संख्या दर्शवते. एक सामान्य रिएक्टंट इथिलीन ऑक्साईड आहे आणि उत्पादनामध्ये हायड्रोक्सीथिल सबस्टेंट आहे. आकृती 1 मध्ये, उत्पादनाचे एमएस मूल्य 3.0 आहे.

सैद्धांतिकदृष्ट्या, एमएस मूल्यासाठी वरची मर्यादा नाही. प्रत्येक ग्लूकोज रिंग ग्रुपवरील प्रतिस्थापनाच्या डिग्रीचे डीएस मूल्य ज्ञात असल्यास, इथर साइड चेनसोम उत्पादकांची सरासरी साखळी लांबी देखील वेगवेगळ्या इथरिफिकेशन गटांच्या वस्तुमान अपूर्णांक (डब्ल्यूटी%) वापरते (जसे की -ओसी 3 किंवा -ओसी 2 एच 4 ओएच) डीएस आणि एमएस मूल्यांऐवजी प्रतिस्थापन पातळी आणि पदवीचे प्रतिनिधित्व करणे. प्रत्येक गटाचा वस्तुमान अंश आणि त्याचे डीएस किंवा एमएस मूल्य साध्या गणनेद्वारे रूपांतरित केले जाऊ शकते.

बहुतेक सेल्युलोज इथर वॉटर-विद्रव्य पॉलिमर असतात आणि काही सेंद्रिय सॉल्व्हेंट्समध्ये अंशतः विद्रव्य असतात. सेल्युलोज इथरमध्ये उच्च कार्यक्षमता, कमी किंमत, सुलभ प्रक्रिया, कमी विषारीपणा आणि विस्तृत विविधता आहे आणि मागणी आणि अनुप्रयोग फील्ड अद्याप विस्तारत आहेत. सहाय्यक एजंट म्हणून, सेल्युलोज इथरमध्ये उद्योगाच्या विविध क्षेत्रांमध्ये उत्कृष्ट अनुप्रयोग क्षमता आहे. एमएस/डीएसद्वारे मिळू शकते.

सेल्युलोज इथर्सचे घटकांच्या रासायनिक रचनेनुसार आयनिओनिक, कॅशनिक आणि नॉनिओनिक इथरमध्ये वर्गीकरण केले जाते. नॉनिओनिक इथरांना पाणी-विद्रव्य आणि तेल-विद्रव्य उत्पादनांमध्ये विभागले जाऊ शकते.

औद्योगिकीकरण केलेली उत्पादने तक्ता १ च्या वरच्या भागात सूचीबद्ध आहेत. सारणी १ च्या खालच्या भागामध्ये काही ज्ञात इथरिफिकेशन गटांची यादी आहे, जी अद्याप महत्त्वपूर्ण व्यावसायिक उत्पादने बनली नाहीत.

मिश्रित इथर सबस्टिट्यूंट्सच्या संक्षिप्त क्रमाचे नाव वर्णमाला क्रमानुसार किंवा संबंधित डीएस (एमएस) च्या पातळीनुसार केले जाऊ शकते, उदाहरणार्थ, 2-हायड्रॉक्सीथिल मेथिलसेल्युलोजसाठी, संक्षिप्त रुप एचएमसी आहे आणि ते एमएचईसी म्हणून देखील लिहिले जाऊ शकते मिथाइल सबस्टुएंट हायलाइट करा.

सेल्युलोजवरील हायड्रॉक्सिल गट इथरिफिकेशन एजंट्सद्वारे सहजपणे प्रवेशयोग्य नसतात आणि इथरिफिकेशन प्रक्रिया सामान्यत: अल्कधर्मी परिस्थितीत केली जाते, सामान्यत: एनओएच जलीय द्रावणाची विशिष्ट एकाग्रता वापरुन. सेल्युलोज प्रथम एनओओएच जलीय द्रावणासह सूजलेल्या अल्कली सेल्युलोजमध्ये तयार केले जाते आणि नंतर इथरिफिकेशन एजंटसह इथरिफिकेशन प्रतिक्रिया घेते. मिश्रित एथरच्या उत्पादन आणि तयारी दरम्यान, वेगवेगळ्या प्रकारचे इथरिफिकेशन एजंट एकाच वेळी वापरले जावेत किंवा मधूनमधून आहार देऊन (आवश्यक असल्यास) इथरिफिकेशन चरण -दर -चरण केले पाहिजे. सेल्युलोजच्या इथरिफिकेशनमध्ये चार प्रतिक्रिया प्रकार आहेत, जे प्रतिक्रिया सूत्राद्वारे सारांशित केले आहेत (सेल्युलोसिक सेल-ओएचने बदलले आहे) खालीलप्रमाणे:

समीकरण (१) विल्यमसन इथरिफिकेशन प्रतिक्रियेचे वर्णन करते. आरएक्स एक अजैविक acid सिड एस्टर आहे आणि एक्स हलोजन बीआर, सीएल किंवा सल्फ्यूरिक acid सिड एस्टर आहे. क्लोराईड आर-सीएल सामान्यत: उद्योगात वापरला जातो, उदाहरणार्थ, मिथाइल क्लोराईड, इथिल क्लोराईड किंवा क्लोरोएसेटिक acid सिड. अशा प्रतिक्रियांमध्ये बेसचा एक स्टोइचिओमेट्रिक रक्कम वापरली जाते. औद्योगिक सेल्युलोज इथर प्रॉडक्ट्स मिथाइल सेल्युलोज, इथिल सेल्युलोज आणि कार्बोक्सीमेथिल सेल्युलोज ही विल्यमसन इथरिफिकेशन रिएक्शनची उत्पादने आहेत.

प्रतिक्रिया फॉर्म्युला (२) बेस-कॅटलाइज्ड इपोक्साइड्स (जसे की आर = एच, सीएच 3, किंवा सी 2 एच 5) आणि बेस न वापरता सेल्युलोज रेणूंवर हायड्रॉक्सिल गटांची अतिरिक्त प्रतिक्रिया आहे. प्रतिक्रिया दरम्यान नवीन हायड्रॉक्सिल गट तयार झाल्यामुळे ही प्रतिक्रिया कायम राहण्याची शक्यता आहे, ज्यामुळे ऑलिगोआकिलेथिलीन ऑक्साईड साइड साखळी तयार होतात: 1-झिरिडाइन (अझिरिडाइन) सह समान प्रतिक्रिया एमिनोथिल इथर तयार करेल: सेल-ओ-सीएच 2-सीएच 2-एनएच 2 ? हायड्रोक्सीथिल सेल्युलोज, हायड्रोक्सीप्रॉपिल सेल्युलोज आणि हायड्रॉक्सीब्युटिल सेल्युलोज सारखी उत्पादने बेस-कॅटलाइज्ड इपोक्सिडेशनची सर्व उत्पादने आहेत.

प्रतिक्रिया फॉर्म्युला ()) ही सेल-ओएच आणि अल्कधर्मी माध्यमात सक्रिय डबल बॉन्ड्स असलेल्या सेंद्रिय संयुगे दरम्यानची प्रतिक्रिया आहे, वाय एक इलेक्ट्रॉन-मागे घेणारा गट आहे, जसे की सीएन, कॉनएच 2 किंवा एसओ 3-एनए+. आज या प्रकारची प्रतिक्रिया क्वचितच औद्योगिकपणे वापरली जाते.

प्रतिक्रिया फॉर्म्युला (4), डायझोआल्केनसह इथरिफिकेशन अद्याप औद्योगिकीकरण केले गेले नाही.

1. सेल्युलोज इथरचे प्रकार

सेल्युलोज इथर मोनोथर किंवा मिश्रित इथर असू शकते आणि त्याचे गुणधर्म भिन्न आहेत. हायड्रोक्सीथिल ग्रुप्स सारख्या सेल्युलोज मॅक्रोमोलिक्यूलवर कमी-सबस्टिटेड हायड्रोफिलिक गट आहेत, जे मिथाइल, इथिल इ. सारख्या हायड्रोफोबिक गटांसाठी, केवळ मध्यम प्रतिस्थापन उच्च डिग्रीसाठी उत्पादनास प्रदान करू शकतात, तर केवळ मध्यम प्रतिस्थापन गटांसाठी, उत्पादनाला एक विशिष्ट पाण्याची विद्रव्यता द्या आणि कमी-सबस्टिटेड उत्पादन केवळ पाण्यात फुगते किंवा पातळ अल्कली द्रावणामध्ये विरघळले जाऊ शकते. सेल्युलोज एथरच्या गुणधर्मांवर सखोल संशोधनासह, नवीन सेल्युलोज इथर आणि त्यांचे अनुप्रयोग फील्ड सतत विकसित आणि तयार केले जातील आणि सर्वात मोठी ड्रायव्हिंग फोर्स म्हणजे व्यापक आणि सतत परिष्कृत अनुप्रयोग बाजार.

विद्रव्य गुणधर्मांवर मिश्रित इथरमधील गटांच्या प्रभावाचा सामान्य कायदा असा आहे:

१) इथरची हायड्रोफोबिसिटी वाढविण्यासाठी आणि जेल पॉईंट कमी करण्यासाठी उत्पादनातील हायड्रोफोबिक गटांची सामग्री वाढवा;

२) जेल पॉईंट वाढविण्यासाठी हायड्रोफिलिक गटांची (जसे की हायड्रॉक्सीथिल ग्रुप्स) सामग्री वाढवा;

)) हायड्रोक्सीप्रॉपिल ग्रुप विशेष आहे आणि योग्य हायड्रोक्सीप्रोपायलेशन उत्पादनाचे जेल तापमान कमी करू शकते आणि मध्यम हायड्रोक्सीप्रॉपिलेटेड उत्पादनाचे जेल तापमान पुन्हा वाढेल, परंतु उच्च पातळीवरील प्रतिस्थापन त्याचे जेल पॉईंट कमी करेल; हायड्रोक्सीप्रॉपिल ग्रुपच्या विशेष कार्बन साखळी लांबीच्या संरचनेचे कारण आहे, निम्न-स्तरीय हायड्रोक्सीप्रोपायलेशन, सेल्युलोज मॅक्रोमोलिक्यूलमधील रेणूमध्ये आणि दरम्यान कमकुवत हायड्रोजन बॉन्ड्स आणि शाखा साखळ्यांवरील हायड्रोफिलिक हायड्रॉक्सिल गट. पाणी प्रबळ आहे. दुसरीकडे, जर प्रतिस्थापन जास्त असेल तर बाजूच्या गटावर पॉलिमरायझेशन होईल, हायड्रॉक्सिल गटाची सापेक्ष सामग्री कमी होईल, हायड्रोफोबिसिटी वाढेल आणि त्याऐवजी विद्रव्यता कमी होईल.

चे उत्पादन आणि संशोधनसेल्युलोज इथरएक लांब इतिहास आहे. १ 190 ०5 मध्ये, सुदाने प्रथम सेल्युलोजचे इथरिफिकेशन नोंदवले, जे डायमेथिल सल्फेटसह मेथिलेटेड होते. अनुक्रमे पाणी-विद्रव्य किंवा तेल-विद्रव्य सेल्युलोज इथर्ससाठी लिलिनफेल्ड (१ 12 १२), ड्रेफस (१ 14 १)) आणि ल्यूचस (१ 1920 २०) यांनी नॉनिओनिक अल्काइल इथर पेटंट केले. बुचलर आणि गोमबर्ग यांनी १ 21 २१ मध्ये बेंझिल सेल्युलोजची निर्मिती केली, कार्बोक्सीमेथिल सेल्युलोजची निर्मिती प्रथम १ 18 १ in मध्ये जॅन्सेनने केली होती आणि ह्युबर्टने १ 1920 २० मध्ये हायड्रोक्सीथिल सेल्युलोजची निर्मिती केली. १ 1920 २० च्या दशकाच्या सुरूवातीस, कार्बोक्सिमेथिलसेल्युलोजने जर्मनीमध्ये व्यापारीकरण केले. १ 37 3737 ते १ 38 3838 पर्यंत एमसी आणि एचईसीचे औद्योगिक उत्पादन अमेरिकेत जाणवले. स्वीडनने १ 45 .45 मध्ये वॉटर-विद्रव्य ईएचईसीचे उत्पादन सुरू केले. १ 45 .45 नंतर, सेल्युलोज इथरचे उत्पादन पश्चिम युरोप, अमेरिका आणि जपानमध्ये वेगाने वाढले. १ 195 77 च्या शेवटी, चीन सीएमसीला प्रथम शांघाय सेल्युलोइड कारखान्यात उत्पादनात आणले गेले. 2004 पर्यंत, माझ्या देशाची उत्पादन क्षमता 30,000 टन आयनिक इथर आणि 10,000 टन नॉन-आयनिक इथर असेल. 2007 पर्यंत, ते 100,000 टन आयनिक इथर आणि 40,000 टन नॉनिओनिक इथरपर्यंत पोहोचेल. देश -विदेशातील संयुक्त तंत्रज्ञान कंपन्या देखील सतत उदयास येत आहेत आणि चीनची सेल्युलोज इथर उत्पादन क्षमता आणि तांत्रिक पातळी सतत सुधारत आहे.

अलिकडच्या वर्षांत, वेगवेगळ्या डीएस मूल्ये, व्हिस्कोसिटीज, शुद्धता आणि रिओलॉजिकल गुणधर्मांसह अनेक सेल्युलोज मोनोएथर्स आणि मिश्रित इथर सतत विकसित केले गेले आहेत. सध्या सेल्युलोज एथर्सच्या क्षेत्रातील विकासाचे लक्ष केंद्रित आहे की प्रगत उत्पादन तंत्रज्ञान, नवीन तयारी तंत्रज्ञान, नवीन उपकरणे, नवीन उत्पादने, उच्च-गुणवत्तेची उत्पादने आणि पद्धतशीर उत्पादनांचे तांत्रिकदृष्ट्या संशोधन केले पाहिजे.