1. cellulose ether ၏ဖွဲ့စည်းပုံနှင့်ပြင်ဆင်မှုနိယာမ
ပုံ 1 သည် cellulose ethers ၏ပုံမှန်ဖွဲ့စည်းပုံကိုပြသထားသည်။ bD-anhydroglucose ယူနစ်တစ်ခုစီ (ဆဲလ်လူလိုစ့်၏ ထပ်တလဲလဲယူနစ်) သည် C (2)၊ C (3) နှင့် C (6) ရာထူးများတွင် အုပ်စုတစ်စုကို အစားထိုးသည်၊ ဆိုလိုသည်မှာ အီသာအုပ်စုသုံးစုအထိ ရှိနိုင်သည်။ intra-chain နှင့် inter-chain ဟိုက်ဒရိုဂျင်နှောင်ကြိုးများ ကြောင့်ဖြစ်သည်။cellulose macromolecules၊ ၎င်းသည် ရေတွင် ပျော်ဝင်ရန် ခက်ခဲပြီး အော်ဂဲနစ်ပျော်ဝင်မှုအားလုံးနီးပါး။ ether အုပ်စုများကို etherification ဖြင့် နိဒါန်းပျိုးခြင်းသည် ရင်တမ်မော်လီကျူလာနှင့် အင်တာမိုလီကျူလာ ဟိုက်ဒရိုဂျင်နှောင်ကြိုးများကို ဖျက်ဆီးပစ်သည်၊ ၎င်း၏ hydrophilicity ကို ပိုမိုကောင်းမွန်စေကာ ရေမီဒီယာတွင် ၎င်း၏ ပျော်ဝင်နိုင်မှုကို အလွန်တိုးတက်စေသည်။
ပုံမှန် etherified အစားထိုး ပစ္စည်းများမှာ မော်လီကျူး အလေးချိန် နည်းပါးသော အယ်လ်ကိုစီ အုပ်စုများ (ကာဗွန် အက်တမ် 1 မှ 4 အထိ) သို့မဟုတ် ဟိုက်ဒရိုစီအယ်ကိုင်း အုပ်စုများ ဖြစ်ပြီး၊ ထို့နောက် ကာဘောက်စ်၊ ဟိုက်ဒရော့ဆီလ် သို့မဟုတ် အမိုင်နို အုပ်စုများ ကဲ့သို့သော အခြားသော လုပ်ငန်းဆောင်တာ အုပ်စုများဖြင့် အစားထိုးနိုင်ပါသည်။ အစားထိုးသူများသည် အမျိုးအစားတစ်မျိုး၊ နှစ်မျိုး သို့မဟုတ် ထို့ထက်ပို၍ကွဲပြားနိုင်သည်။ cellulose macromolecular ကွင်းဆက်တစ်လျှောက်၊ ဂလူးကို့စ်ယူနစ်တစ်ခုစီ၏ C(2)၊ C(3) နှင့် C(6) အနေအထားရှိ ဟိုက်ဒရော့စီအုပ်စုများကို အချိုးအစားအမျိုးမျိုးဖြင့် အစားထိုးထားသည်။ အတိအကျပြောရလျှင် cellulose ether သည် ယေဘုယျအားဖြင့် တိကျသေချာသော ဓာတုဖွဲ့စည်းပုံ မရှိဘဲ၊ အုပ်စုတစ်စု (ဟိုက်ဒရော့ဆီလ် အုပ်စုသုံးစုလုံးကို အစားထိုးထားသည်) ထုတ်ကုန်များမှလွဲ၍ အတိအကျ ဓာတုဖွဲ့စည်းပုံ မရှိပါ။ ဤထုတ်ကုန်များကို ဓာတ်ခွဲခန်းခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုနှင့် သုတေသနအတွက်သာ အသုံးပြုနိုင်ပြီး စီးပွားဖြစ်တန်ဖိုးမရှိပါ။
(က) cellulose ether မော်လီကျူးကွင်းဆက်၏ အန်ဟိုက်ဒရိုဂလူးကို့စ် ယူနစ်နှစ်ခု၏ ယေဘုယျဖွဲ့စည်းပုံ၊ R1~R6=H သို့မဟုတ် အော်ဂဲနစ်အစားထိုးပစ္စည်း၊
(ခ) carboxymethyl ၏ မော်လီကျူးကွင်းဆက်အပိုင်းတစ်ခုhydroxyethyl cellulosecarboxymethyl ၏ အစားထိုးမှုဒီဂရီမှာ 0.5 ဖြစ်ပြီး၊ ဟိုက်ဒရောဆီသီလ၏ အစားထိုးမှုဒီဂရီမှာ 2.0 ဖြစ်ပြီး အံသွားအစားထိုးမှုဒီဂရီမှာ 3.0 ဖြစ်သည်။ ဤဖွဲ့စည်းပုံသည် etherified အုပ်စုများ၏ ပျမ်းမျှ အစားထိုးအဆင့်ကို ကိုယ်စားပြုသော်လည်း အစားထိုးပစ္စည်းများသည် အမှန်တကယ် ကျပန်းဖြစ်သည်။
အစားထိုးပစ္စည်းတစ်ခုစီအတွက်၊ စုစုပေါင်း etherification ပမာဏကို အစားထိုး DS တန်ဖိုးအဆင့်ဖြင့် ဖော်ပြသည်။ DS ၏အကွာအဝေးသည် 0 ~ 3 ဖြစ်ပြီး၊ ၎င်းသည် anhydroglucose ယူနစ်တစ်ခုစီရှိ etherification အုပ်စုများဖြင့် အစားထိုးထားသော hydroxyl အုပ်စုများ၏ ပျမ်းမျှအရေအတွက်နှင့် ညီမျှသည်။
hydroxyalkyl cellulose ethers အတွက်၊ အစားထိုးတုံ့ပြန်မှုသည် အလကား ဟိုက်ဒရော့စီအုပ်စုများမှ etherification စတင်မည်ဖြစ်ပြီး၊ အစားထိုးမှုပမာဏကို MS တန်ဖိုး၊ ဆိုလိုသည်မှာ အစားထိုးခြင်း၏ အံပွားဒီဂရီဖြင့် တိုင်းတာနိုင်သည်။ ၎င်းသည် anhydroglucose ယူနစ်တစ်ခုစီသို့ ပေါင်းထည့်ထားသော etherifying agent reactant ၏ပျမ်းမျှမှဲ့အရေအတွက်ကိုကိုယ်စားပြုသည်။ ပုံမှန် ဓာတ်ပြုပစ္စည်းမှာ အီသလင်းအောက်ဆိုဒ်ဖြစ်ပြီး၊ ထုတ်ကုန်တွင် ဟိုက်ဒရောစီethyl အစားထိုး ပါဝင်ပါသည်။ ပုံ 1 တွင်၊ ထုတ်ကုန်၏ MS တန်ဖိုးသည် 3.0 ဖြစ်သည်။
သီအိုရီအရ၊ MS တန်ဖိုးအတွက် အထက်ကန့်သတ်ချက်မရှိပါ။ ဂလူးကို့စ်လက်စွပ်အုပ်စုတစ်ခုစီရှိ DS တန်ဖိုး၏ DS တန်ဖိုးကို သိရှိပါက၊ အချို့သောထုတ်လုပ်သူများသည် အစားထိုးအဆင့်နှင့် ဒီဂရီကို ကိုယ်စားပြုရန်အတွက် DS နှင့် MS တန်ဖိုးများအစား မတူညီသော etherification အုပ်စုများ၏ အစုလိုက်အပြုံလိုက် (wt%) ကို အသုံးပြုလေ့ရှိပါသည်။ အုပ်စုတစ်ခုစီ၏ ဒြပ်ထုအပိုင်းနှင့် ၎င်း၏ DS သို့မဟုတ် MS တန်ဖိုးကို ရိုးရှင်းသောတွက်ချက်မှုဖြင့် ပြောင်းလဲနိုင်သည်။
cellulose ethers အများစုသည် ရေတွင်ပျော်ဝင်နိုင်သော ပိုလီမာများဖြစ်ပြီး အချို့သည် အော်ဂဲနစ်ပျော်ဝင်မှုများတွင် တစ်စိတ်တစ်ပိုင်းပျော်ဝင်ကြသည်။ Cellulose ether သည် မြင့်မားသော ထိရောက်မှု၊ စျေးနှုန်းချိုသာမှု၊ စီမံဆောင်ရွက်ရ လွယ်ကူမှု၊ အဆိပ်သင့်မှု နည်းပါးပြီး အမျိုးမျိုးသော လက္ခဏာများ ရှိပြီး ဝယ်လိုအားနှင့် အသုံးချမှုနယ်ပယ်များသည် တိုးချဲ့နေဆဲဖြစ်သည်။ အရန်အေးဂျင့်အနေဖြင့်၊ cellulose ether သည် စက်မှုလုပ်ငန်းနယ်ပယ်အသီးသီးတွင် ကောင်းမွန်သောအသုံးချနိုင်သောအလားအလာရှိသည်။ MS/DS ဖြင့် ရယူနိုင်ပါသည်။
Cellulose ethers ကို အစားထိုးပစ္စည်းများ၏ ဓာတုဖွဲ့စည်းပုံအရ anionic၊ cationic နှင့် nonionic ethers အဖြစ် ခွဲခြားထားသည်။ Nonionic Ether များကို ရေတွင်ပျော်ဝင်နိုင်သော နှင့် ဆီတွင်ပျော်ဝင်နိုင်သော ထုတ်ကုန်များအဖြစ် ခွဲခြားနိုင်သည်။
စက်မှုလုပ်ငန်းပြုလုပ်ပြီးသော ထုတ်ကုန်များကို ဇယား 1 ၏ အထက်ပိုင်းတွင် ဖော်ပြထားပါသည်။ ဇယား 1 ၏ အောက်ပိုင်းသည် အရေးကြီးသော စီးပွားဖြစ်ထုတ်ကုန်များ မဖြစ်သေးသည့် လူသိများသော etherification အုပ်စုအချို့ကို စာရင်းပြုစုထားသည်။
ရောစပ်အီသာအစားထိုးပစ္စည်းများ၏ အတိုကောက်အစီအစဥ်ကို အက္ခရာစဉ်အလိုက် သို့မဟုတ် သက်ဆိုင်ရာ DS (MS) ၏အဆင့်အရ၊ ဥပမာ၊ 2-hydroxyethyl methylcellulose အတွက်၊ အတိုကောက်သည် HEMC ဖြစ်ပြီး ၎င်းကို MHEC အဖြစ်လည်း ရေးသားနိုင်သည်။
ဆဲလ်လူလိုစတွင် ဟိုက်ဒရောနစ်အုပ်စုများကို etherification အေးဂျင့်များက အလွယ်တကူ မရနိုင်ပါ၊ နှင့် အယ်ကာလိုင်းအခြေအနေများအောက်တွင် etherification လုပ်ငန်းစဉ်ကို ယေဘုယျအားဖြင့် NaOH aqueous ဖြေရှင်းချက်အချို့ကို အသုံးပြု၍ အယ်ကာလိုင်းအခြေအနေများအောက်တွင် လုပ်ဆောင်လေ့ရှိသည်။ cellulose ကို NaOH aqueous solution ဖြင့် ရောင်ရမ်းနေသော အယ်လကာလီ cellulose အဖြစ် ပထမဆုံးဖွဲ့စည်းပြီးနောက်၊ ထို့နောက် etherification agent ဖြင့် etherification တုံ့ပြန်မှုကို ခံစားရသည်။ Ether ရောစပ်ထုတ်လုပ်ခြင်းနှင့် ပြင်ဆင်ခြင်းကာလအတွင်း၊ မတူညီသော etherification အေးဂျင့်အမျိုးအစားများကို တစ်ချိန်တည်းတွင် အသုံးပြုသင့်သည်၊ သို့မဟုတ် etherification ကို အဆက်မပြတ်ကျွေးခြင်း (လိုအပ်ပါက) အဆင့်ဆင့်လုပ်ဆောင်သင့်ပါသည်။ ဆဲလ်လူလိုစကို ဓာတ်ပြုခြင်းတွင် တုံ့ပြန်မှု အမျိုးအစား လေးမျိုးရှိပြီး၊ တုံ့ပြန်မှုဖော်မြူလာဖြင့် အကျဉ်းချုံးထားသည် (ဆဲလ်လူလိုဆစ်ကို Cell-OH ဖြင့် အစားထိုးသည်) မှာ အောက်ပါအတိုင်း ဖြစ်သည်။
ညီမျှခြင်း (1) သည် Williamson etherification တုံ့ပြန်မှုကို ဖော်ပြသည်။ RX သည် inorganic acid ester ဖြစ်ပြီး X သည် halogen Br, Cl သို့မဟုတ် sulfuric acid ester ဖြစ်သည်။ Chloride R-Cl ကို စက်မှုလုပ်ငန်းတွင် ယေဘူယျအားဖြင့် ဥပမာအားဖြင့်၊ methyl chloride၊ ethyl chloride သို့မဟုတ် chloroacetic acid တို့ဖြစ်သည်။ ထိုကဲ့သို့သောတုံ့ပြန်မှုများတွင်အခြေခံ၏ stoichiometric ပမာဏကိုစားသုံးသည်။ စက်မှုထုတ်လုပ်ထားသော cellulose ether ထုတ်ကုန်များသည် methyl cellulose၊ ethyl cellulose နှင့် carboxymethyl cellulose များသည် Williamson etherification reaction ၏ ထုတ်ကုန်များဖြစ်သည်။
တုံ့ပြန်မှုဖော်မြူလာ (2) သည် အခြေခံဓာတ်ပြုထားသော epoxides (ဥပမာ R=H, CH3, သို့မဟုတ် C2H5 ကဲ့သို့) နှင့် အခြေခံစားသုံးခြင်းမရှိဘဲ ဆဲလ်လူလိုစမော်လီကျူးများတွင် ဟိုက်ဒရောနစ်အုပ်စုများ ၏ ထပ်လောင်းတုံ့ပြန်မှုဖြစ်သည်။ oligoalkylethylene oxide ဘေးထွက်ကွင်းဆက်များဖွဲ့စည်းခြင်းကိုဖြစ်ပေါ်စေသည်- 1-aziridine (aziridine) နှင့်ဆင်တူသောတုံ့ပြန်မှုသည် aminoethyl ether- Cell-O-CH2-CH2-NH2 ကိုဖြစ်ပေါ်စေသည် တုံ့ပြန်မှုအတွင်း ဟိုက်ဒရော့စီအုပ်စုအသစ်များထုတ်ပေးခြင်းကြောင့် ဤတုံ့ပြန်မှုသည်ဆက်လက်ဖြစ်နိုင်ဖွယ်ရှိသည်။ hydroxyethyl cellulose၊ hydroxypropyl cellulose နှင့် hydroxybutyl cellulose ကဲ့သို့သော ထုတ်ကုန်များအားလုံးသည် base-catalyzed epoxidation ၏ ထုတ်ကုန်ဖြစ်သည်။
တုံ့ပြန်မှုပုံသေနည်း (3) သည် အယ်ကာလိုင်းကြားခံတွင် တက်ကြွသောနှစ်ထပ်နှောင်ကြိုးများပါရှိသော ဆဲလ်-OH နှင့် အော်ဂဲနစ်ဒြပ်ပေါင်းများကြားတွင် တုံ့ပြန်မှုဖြစ်ပြီး Y သည် CN၊ CONH2 သို့မဟုတ် SO3-Na+ ကဲ့သို့ အီလက်ထရွန်ထုတ်ယူသည့်အုပ်စုဖြစ်သည်။ ယနေ့ခေတ်တွင် ဤတုံ့ပြန်မှုအမျိုးအစားကို စက်မှုလုပ်ငန်းတွင် အသုံးပြုခဲပါသည်။
တုံ့ပြန်မှုဖော်မြူလာ (၄)၊ ဒိုင်ယာဇိုအယ်ကန်ဖြင့် etherification သည် စက်မှုမပြီးသေးပါ။
- cellulose ethers အမျိုးအစားများ
Cellulose ether သည် monoether သို့မဟုတ် ether ရောစပ်နိုင်ပြီး ၎င်း၏ဂုဏ်သတ္တိများ ကွဲပြားသည်။ hydroxyethyl အုပ်စုများကဲ့သို့သော cellulose macromolecule တွင် အစားထိုးနည်း hydrophilic အုပ်စုများ ရှိပြီး၊ ရေပျော်ဝင်မှု အတိုင်းအတာတစ်ခုဖြင့် ထုတ်ကုန်ကို ထောက်ပံ့ပေးနိုင်သော်လည်း၊ methyl, ethyl, etc. ကဲ့သို့သော hydrophobic အုပ်စုများအတွက်၊ အလယ်အလတ် အစားထိုးမှုမှသာလျှင် ထုတ်ကုန်အား အချို့သော ရေပျော်ဝင်နိုင်စွမ်းကို ပေးစွမ်းနိုင်ပြီး ရေတွင်သာ အစားထိုးပျော်ဝင်နိုင်သည် ဖြေရှင်းချက်။ cellulose ethers ၏ ဂုဏ်သတ္တိများကို နက်ရှိုင်းစွာ သုတေသနပြုခြင်းဖြင့် cellulose ethers အသစ်များနှင့် ၎င်းတို့၏ application fields များကို စဉ်ဆက်မပြတ် တီထွင်ထုတ်လုပ်သွားမည် ဖြစ်ပြီး အကြီးမားဆုံးသော မောင်းနှင်အားမှာ ကျယ်ပြန့်ပြီး စဉ်ဆက်မပြတ် သန့်စင်ထားသော application market ဖြစ်သည်။
ပျော်ဝင်နိုင်မှုဂုဏ်သတ္တိများအပေါ် ရောနှောထားသော အီသီယာအုပ်စုများ၏ လွှမ်းမိုးမှုဆိုင်ရာ ယေဘုယျဥပဒေမှာ-
1) ထုတ်ကုန်တွင် hydrophobic အုပ်စုများ၏ ပါဝင်မှုကို မြှင့်တင်ပြီး ether ၏ hydrophobicity ကို တိုးမြှင့်ပြီး gel point ကို လျှော့ချရန်၊
2) ၎င်း၏ gel point တိုးလာစေရန် hydrophilic အုပ်စုများ (ဥပမာ hydroxyethyl အုပ်စုများ) ၏ အကြောင်းအရာကို တိုးစေပါ။
3) hydroxypropyl အုပ်စုသည် အထူးဖြစ်ပြီး သင့်လျော်သော hydroxypropylation သည် ထုတ်ကုန်၏ gel အပူချိန်ကို လျှော့ချနိုင်ပြီး၊ အလတ်စား hydroxypropylated ထုတ်ကုန်၏ gel အပူချိန်သည် တစ်ဖန်ပြန်လည်မြင့်တက်လာမည်ဖြစ်သော်လည်း အစားထိုးမှုအဆင့်သည် ၎င်း၏ gel အမှတ်ကို လျှော့ချပေးမည်ဖြစ်သည်။ အကြောင်းရင်းမှာ hydroxypropyl အုပ်စု၏ အထူးကာဗွန်ကွင်းဆက်အရှည်ဖွဲ့စည်းပုံ၊ အဆင့်နိမ့် ဟိုက်ဒရိုစီပရိုပီရှင်း၊ cellulose macromolecule ရှိ မော်လီကျူးများကြားနှင့် ဟိုက်ဒရိုဂျင်နှောင်ကြိုးများ အားနည်းလာပြီး အကိုင်းအခက်များရှိ hydrophilic hydroxyl အုပ်စုများကြောင့်ဖြစ်သည်။ ရေသည် လွှမ်းမိုးသည်။ အခြားတစ်ဖက်တွင်၊ အစားထိုးမှုမြင့်မားပါက ဘေးထွက်အုပ်စုတွင် ပေါ်လီမာဖြစ်ခြင်း၊ ဟိုက်ဒရော့ဆီအုပ်စု၏ နှိုင်းယှဥ်ပါဝင်မှု လျော့နည်းသွားမည်ဖြစ်ပြီး၊ ရေအားလျှပ်စစ်ဖြစ်နိုင်မှု တိုးလာကာ ယင်းအစား ပျော်ဝင်နိုင်မှု လျော့ကျသွားမည်ဖြစ်သည်။
ထုတ်လုပ်မှုနှင့် သုတေသနလုပ်ငန်းများ၊cellulose အီသာရှည်လျားသောသမိုင်းရှိသည်။ 1905 တွင်၊ Suida သည် Dimethyl sulfate ဖြင့် methylated လုပ်ထားသော cellulose ၏ etherification ကို အစီရင်ခံခဲ့သည်။ ရေတွင်ပျော်ဝင်နိုင်သော သို့မဟုတ် ဆီတွင်ပျော်ဝင်နိုင်သော ဆဲလ်လူလိုစအီသာအတွက် Nonionic (1912)၊ Dreyfus (1914) နှင့် Leuchs (1920) တို့က မူပိုင်ခွင့်ကို အသီးသီးရရှိခဲ့သည်။ Buchler နှင့် Gomberg တို့သည် 1921 ခုနှစ်တွင် benzyl cellulose ကိုထုတ်လုပ်ခဲ့ပြီး carboxymethyl cellulose ကို 1918 ခုနှစ်တွင် Jansen မှပထမဆုံးထုတ်လုပ်ခဲ့ပြီး Hubert သည် 1920 ခုနှစ်တွင် hydroxyethyl cellulose ကိုထုတ်လုပ်ခဲ့သည်။ 1920s အစောပိုင်းတွင်၊ carboxymethylcellulose ကိုဂျာမနီတွင်စီးပွားဖြစ်ထုတ်လုပ်ခဲ့သည်။ 1937 မှ 1938 ခုနှစ်အထိ၊ MC နှင့် HEC ၏စက်မှုလုပ်ငန်းထုတ်လုပ်မှုကိုအမေရိကန်ပြည်ထောင်စုတွင်အကောင်အထည်ဖော်ခဲ့သည်။ ဆွီဒင်သည် ရေတွင်ပျော်ဝင်နိုင်သော EHEC ကို 1945 ခုနှစ်တွင် စတင်ထုတ်လုပ်ခဲ့သည်။ 1945 နောက်ပိုင်းတွင်၊ cellulose ether ထုတ်လုပ်မှုသည် အနောက်ဥရောပ၊ အမေရိကန်နှင့် ဂျပန်တို့တွင် လျင်မြန်စွာ ကျယ်ပြန့်လာသည်။ 1957 နှစ်ကုန်ပိုင်းတွင် China CMC ကို Shanghai Celluloid Factory တွင် ပထမဆုံး စတင်ထုတ်လုပ်ခဲ့သည်။ 2004 ခုနှစ်တွင် ကျွန်ုပ်၏နိုင်ငံ၏ ထုတ်လုပ်မှုစွမ်းအားသည် အိုင်ယွန်အီသာတန်ချိန် 30,000 နှင့် ion-ionic ether တန်ချိန် 10,000 ရှိပါမည်။ 2007 ခုနှစ်တွင်၊ ၎င်းသည် ionic ether တန်ချိန် 100,000 နှင့် Nonionic ether တန်ချိန် 40,000 ရှိလာမည်ဖြစ်သည်။ ပြည်တွင်းပြည်ပရှိ ပူးပေါင်းနည်းပညာကုမ္ပဏီများသည်လည်း အဆက်မပြတ်ပေါ်ထွက်လာပြီး တရုတ်နိုင်ငံ၏ cellulose ether ထုတ်လုပ်မှုစွမ်းရည်နှင့် နည်းပညာအဆင့်သည် အဆက်မပြတ်တိုးတက်လျက်ရှိသည်။
မကြာသေးမီနှစ်များအတွင်း၊ မတူညီသော DS တန်ဖိုးများ၊ ပျစ်ခဲမှု၊ သန့်ရှင်းမှုနှင့် rheological ဂုဏ်သတ္တိများပါရှိသော cellulose monoethers နှင့် ethers အများအပြားကို စဉ်ဆက်မပြတ် တီထွင်ခဲ့သည်။ လက်ရှိတွင်၊ cellulose ethers နယ်ပယ်တွင် ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှု၏ အဓိက ဦးတည်ချက်မှာ ခေတ်မီသော ထုတ်လုပ်မှုနည်းပညာ၊ ပြင်ဆင်မှုနည်းပညာအသစ်၊ စက်ကိရိယာအသစ်များ၊ ထုတ်ကုန်အသစ်များ၊ အရည်အသွေးမြင့်ထုတ်ကုန်များနှင့် စနစ်တကျ ထုတ်ကုန်များကို နည်းပညာပိုင်းအရ သုတေသနပြုသင့်သည်။
ပို့စ်အချိန်- ဧပြီလ ၂၈-၂၀၂၄