سيلولوز ايٿرز جون بناوتون ۽ قسم ڪهڙا آهن؟

1. سيلولوز ايٿر جي جوڙجڪ ۽ تياري جو اصول

شڪل 1 سيلولوز ايٿرز جي عام بناوت کي ڏيکاري ٿي. هر بي ڊي-اين هائيڊروگلوڪوز يونٽ (سيلوولوز جو ورجائيندڙ يونٽ) هڪ گروپ کي سي (2)، سي (3) ۽ سي (6) پوزيشن تي تبديل ڪري ٿو، يعني، ٽي ايٿر گروپ ٿي سگهن ٿا. انٽرا-چين ۽ انٽر-چين هائيڊروجن بانڊ جي ڪريسيلولوز ميڪرو ماليڪيولز، پاڻي ۽ تقريبن سڀني نامياتي محلولن ۾ حل ڪرڻ ڏکيو آهي. ايٿريفڪيشن ذريعي ايٿر گروپن جو تعارف انٽراموليڪيولر ۽ انٽرماليڪيولر هائيڊروجن بانڊ کي تباهه ڪري ٿو، ان جي هائيڊروفيلسيٽي کي بهتر بڻائي ٿو، ۽ پاڻي جي ميڊيا ۾ ان جي حل پذيري کي تمام گهڻو بهتر بڻائي ٿو.

عام ايٿرائيفائيڊ متبادل گهٽ ماليڪيولر وزن وارا الڪوڪسي گروپ (1 کان 4 ڪاربن ايٽم) يا هائيڊروڪسيالڪائل گروپ آهن، جيڪي پوءِ ٻين فنڪشنل گروپن جهڙوڪ ڪاربوڪسائل، هائيڊروڪسيل يا امينو گروپن سان متبادل ٿي سگهن ٿا. متبادل هڪ، ٻه يا وڌيڪ مختلف قسمن جا ٿي سگهن ٿا. سيلولوز ميڪرو ماليڪيولر زنجير سان گڏ، هر گلوڪوز يونٽ جي C(2)، C(3) ۽ C(6) پوزيشن تي هائيڊروڪسيل گروپ مختلف تناسب ۾ متبادل ڪيا ويندا آهن. سختي سان ڳالهائڻ، سيلولوز ايٿر عام طور تي هڪ خاص ڪيميائي structure نه آهي، سواءِ انهن شين جي جيڪي مڪمل طور تي هڪ قسم جي گروپ سان متبادل آهن (سڀئي ٽي هائيڊروڪسيل گروپ متبادل آهن). اهي شيون صرف ليبارٽري تجزيو ۽ تحقيق لاءِ استعمال ڪري سگهجن ٿيون، ۽ انهن جي ڪا به تجارتي قيمت ناهي.

(a) سيلولوز ايٿر ماليڪيولر چين جي ٻن اينهائيڊروگلوڪوز يونٽن جي عام جوڙجڪ، R1~R6=H، يا هڪ نامياتي متبادل؛

(ب) ڪاربوڪسي ميٿائل جو هڪ ماليڪيولر زنجير جو ٽڪروهائيڊروڪسيٿيل سيلولوز، ڪاربوڪسي ميٿائل جي متبادل جي ڊگري 0.5 آهي، هائيڊروڪسي ايٿائل جي متبادل جي ڊگري 2.0 آهي، ۽ مولر جي متبادل جي ڊگري 3.0 آهي. هي جوڙجڪ ايٿرفائيڊ گروپن جي سراسري متبادل جي سطح جي نمائندگي ڪري ٿي، پر متبادل اصل ۾ بي ترتيب آهن.

هر متبادل لاءِ، ايٿريفڪيشن جي ڪل مقدار کي متبادل ڊي ايس ويليو جي درجي سان ظاهر ڪيو ويندو آهي. ڊي ايس جي حد 0 ~ 3 آهي، جيڪا هر اينهائيڊروگلوڪوز يونٽ تي ايٿريفڪيشن گروپن پاران تبديل ڪيل هائيڊروڪسيل گروپن جي سراسري تعداد جي برابر آهي.

هائيڊروڪسيالڪائل سيلولوز ايٿرز لاءِ، متبادل رد عمل نئين آزاد هائيڊروڪسيل گروپن مان ايٿريفڪيشن شروع ڪندو، ۽ متبادل جي درجي کي ايم ايس ويليو، يعني، متبادل جي مولر ڊگري ذريعي مقدار ڪري سگهجي ٿو. اهو هر اينهائيڊروگلوڪوز يونٽ ۾ شامل ڪيل ايٿريفائنگ ايجنٽ ري ايڪٽنٽ جي مولز جي سراسري تعداد جي نمائندگي ڪري ٿو. هڪ عام ري ايڪٽنٽ ايٿيلين آڪسائيڊ آهي ۽ پراڊڪٽ ۾ هڪ هائيڊروڪسيٿائل متبادل آهي. شڪل 1 ۾، پراڊڪٽ جي ايم ايس ويليو 3.0 آهي.

نظرياتي طور تي، MS قدر لاءِ ڪا به مٿئين حد ناهي. جيڪڏهن هر گلوڪوز رنگ گروپ تي متبادل جي درجي جي DS قدر معلوم هجي، ته پوءِ ايٿر سائڊ چين جي سراسري زنجير جي ڊيگهه ڪجهه ٺاهيندڙ اڪثر ڪري مختلف ايٿريفڪيشن گروپن (جهڙوڪ -OCH3 يا -OC2H4OH) جي ماس فريڪشن (wt%) کي DS ۽ MS قدرن جي بدران متبادل جي سطح ۽ درجي جي نمائندگي ڪرڻ لاءِ استعمال ڪندا آهن. هر گروپ جي ماس فريڪشن ۽ ان جي DS يا MS قدر کي سادي حساب سان تبديل ڪري سگهجي ٿو.

گھڻا سيلولوز ايٿر پاڻيءَ ۾ حل ٿيندڙ پوليمر آهن، ۽ ڪجھ جزوي طور تي نامياتي محلولن ۾ حل ٿيندڙ پڻ آهن. سيلولوز ايٿر ۾ اعليٰ ڪارڪردگي، گهٽ قيمت، آسان پروسيسنگ، گهٽ زهر ۽ وسيع قسم جون خاصيتون آهن، ۽ طلب ۽ استعمال جا شعبا اڃا تائين وڌي رهيا آهن. هڪ معاون ايجنٽ جي طور تي، سيلولوز ايٿر ۾ صنعت جي مختلف شعبن ۾ وڏي ايپليڪيشن جي صلاحيت آهي. MS/DS ذريعي حاصل ڪري سگهجي ٿو.

سيلولوز ايٿرز کي متبادل جي ڪيميائي بناوت جي مطابق اينيونڪ، ڪيشنڪ ۽ نانيونڪ ايٿرز ۾ ورهايو ويو آهي. نانيونڪ ايٿرز کي پاڻي ۾ حل ٿيندڙ ۽ تيل ۾ حل ٿيندڙ شين ۾ ورهائي سگهجي ٿو.

اهي شيون جيڪي صنعتي ڪيون ويون آهن، اهي جدول 1 جي مٿئين حصي ۾ درج ٿيل آهن. جدول 1 جي هيٺين حصي ۾ ڪجهه سڃاتل ايٿريفڪيشن گروپن جي فهرست ڏنل آهي، جيڪي اڃا تائين اهم تجارتي شيون نه بڻجي سگهيا آهن.

مخلوط ايٿر متبادل جي مخفف ترتيب کي الفابيٽ جي ترتيب يا لاڳاپيل DS (MS) جي سطح جي مطابق نالو ڏئي سگهجي ٿو، مثال طور، 2-هائيڊروڪسيٿيل ميٿيل سيلولوز لاءِ، مخفف HEMC آهي، ۽ ان کي ميٿيل متبادل کي اجاگر ڪرڻ لاءِ MHEC طور پڻ لکي سگهجي ٿو.

سيلولوز تي هائيڊروڪسيل گروپ ايٿيريفڪيشن ايجنٽن تائين آساني سان رسائي نٿا ڪري سگهن، ۽ ايٿيريفڪيشن جو عمل عام طور تي الڪلي حالتن ۾ ڪيو ويندو آهي، عام طور تي NaOH آبي محلول جي هڪ خاص ڪنسنٽريشن استعمال ڪندي. سيلولوز پهريون ڀيرو NaOH آبي محلول سان سوجن الڪلي سيلولوز ۾ ٺهيل آهي، ۽ پوءِ ايٿيريفڪيشن ايجنٽ سان ايٿيريفڪيشن رد عمل مان گذرندو آهي. مخلوط ايٿيريفڪيشن جي پيداوار ۽ تياري دوران، مختلف قسمن جا ايٿيريفڪيشن ايجنٽ هڪ ئي وقت استعمال ڪرڻ گهرجن، يا ايٿيريفڪيشن کي وقفي وقفي سان کارائڻ (جيڪڏهن ضروري هجي) ذريعي قدم بہ قدم ڪيو وڃي. سيلولوز جي ايٿيريفڪيشن ۾ چار رد عمل جا قسم آهن، جن جو خلاصو رد عمل فارمولا (سيلوولوسڪ کي سيل-OH سان تبديل ڪيو ويندو آهي) ذريعي هيٺ ڏنل آهي:

مساوات (1) وليمسن ايٿريفڪيشن رد عمل کي بيان ڪري ٿي. RX هڪ غير نامياتي تيزابي ايسڊ ايسٽر آهي، ۽ X هالوجن Br، Cl يا سلفورڪ ايسڊ ايسٽر آهي. ڪلورائيڊ R-Cl عام طور تي صنعت ۾ استعمال ٿيندو آهي، مثال طور، ميٿائل ڪلورائڊ، ايٿائل ڪلورائڊ يا ڪلورواسيٽڪ ايسڊ. اهڙين رد عملن ۾ بنياد جي هڪ اسٽوچيوميٽرڪ مقدار استعمال ڪئي ويندي آهي. صنعتي سيلولوز ايٿر جون شيون ميٿائل سيلولوز، ايٿائل سيلولوز ۽ ڪاربوڪسي ميٿائل سيلولوز وليمسن ايٿريفڪيشن رد عمل جون شيون آهن.

رد عمل جو فارمولو (2) بيس-ڪيٽيلائيزڊ ايپو آڪسائيڊس (جهڙوڪ R=H، CH3، يا C2H5) ۽ سيلولوز ماليڪيولز تي هائيڊروڪسيل گروپن جو اضافي رد عمل آهي بغير بيس استعمال ڪرڻ جي. هي رد عمل جاري رهڻ جو امڪان آهي ڇاڪاڻ ته رد عمل دوران نوان هائيڊروڪسيل گروپ پيدا ٿين ٿا، جنهن جي نتيجي ۾ اوليگوالڪائليٿيلين آڪسائيڊ سائڊ چينز ٺهندا آهن: 1-ايزيرڊائن (ايزيرڊائن) سان هڪجهڙو رد عمل امينو ايٿائل ايٿر ٺاهيندو: سيل-O-CH2-CH2-NH2. هائيڊروڪسيٿائل سيلولوز، هائيڊروڪسي پروپيل سيلولوز ۽ هائيڊروڪسي بائيٽل سيلولوز جهڙيون شيون سڀ بيس-ڪيٽيلائيزڊ ايپو آڪسائيڊيشن جون شيون آهن.

رد عمل فارمولا (3) سيل-OH ۽ نامياتي مرڪبن جي وچ ۾ رد عمل آهي جنهن ۾ الڪلائن وچولي ۾ فعال ٻٽي بانڊ شامل آهن، Y هڪ اليڪٽران ڪڍڻ وارو گروپ آهي، جهڙوڪ CN، CONH2، يا SO3-Na+. اڄ هن قسم جو رد عمل صنعتي طور تي گهٽ استعمال ٿيندو آهي.

رد عمل فارمولا (4)، ڊيازولڪين سان ايٿريفڪيشن اڃا تائين صنعتي نه ٿيو آهي.

1. سيلولوز ايٿر جا قسم

سيلولوز ايٿر مونوئٿر يا مخلوط ايٿر ٿي سگهي ٿو، ۽ ان جون خاصيتون مختلف آهن. سيلولوز ميڪرو ماليڪيول تي گهٽ متبادل هائيڊروفيلڪ گروپ آهن، جهڙوڪ هائيڊروڪسيٿيل گروپ، جيڪي پيداوار کي پاڻي ۾ حل ڪرڻ جي هڪ خاص درجي سان نوازي سگهن ٿا، جڏهن ته هائيڊروفوبڪ گروپن، جهڙوڪ ميٿائل، ايٿائل، وغيره لاءِ، صرف اعتدال پسند متبادل اعليٰ درجي پيداوار کي پاڻي ۾ حل ڪرڻ جي هڪ خاص درجي ڏئي سگهي ٿو، ۽ گهٽ متبادل پيداوار صرف پاڻي ۾ سُلجي ٿي يا پتلي الڪلي محلول ۾ حل ڪري سگهجي ٿي. سيلولوز ايٿر جي خاصيتن تي گهري تحقيق سان، نوان سيلولوز ايٿر ۽ انهن جي ايپليڪيشن فيلڊ مسلسل ترقي ۽ پيداوار ڪندا رهندا، ۽ سڀ کان وڏي محرڪ قوت وسيع ۽ مسلسل سڌريل ايپليڪيشن مارڪيٽ آهي.

مخلوط ايٿرز ۾ گروپن جي حل پذيري جي خاصيتن تي اثر جو عام قانون هي آهي:

1) پيداوار ۾ هائيڊروفوبڪ گروپن جي مواد کي وڌايو ته جيئن ايٿر جي هائيڊروفوبسٽي وڌي وڃي ۽ جيل پوائنٽ گهٽجي وڃي؛

2) هائيڊروفيلڪ گروپن (جهڙوڪ هائيڊروڪسيٿائل گروپن) جي مواد کي وڌايو ته جيئن ان جي جيل پوائنٽ کي وڌايو وڃي؛

3) هائيڊروڪسيپروپيل گروپ خاص آهي، ۽ مناسب هائيڊروڪسيپروپيليشن پراڊڪٽ جي جيل جي درجه حرارت کي گهٽائي سگهي ٿي، ۽ وچولي هائيڊروڪسيپروپيلٽيڊ پراڊڪٽ جو جيل جو گرمي پد ٻيهر وڌي ويندو، پر متبادل جي هڪ اعليٰ سطح ان جي جيل پوائنٽ کي گهٽائي ڇڏيندي؛ سبب هائيڊروڪسيپروپيل گروپ جي خاص ڪاربان زنجير جي ڊيگهه جي جوڙجڪ، گهٽ سطح جي هائيڊروڪسيپروپيليشن، سيلولوز ميڪرو ماليڪيول ۾ ماليڪيولز ۾ ۽ انهن جي وچ ۾ ڪمزور هائيڊروجن بانڊ، ۽ شاخن جي زنجيرن تي هائيڊروفيلڪ هائيڊروڪسيل گروپ آهن. پاڻي غالب آهي. ٻئي طرف، جيڪڏهن متبادل وڌيڪ آهي، ته پاسي واري گروپ تي پوليمرائيزيشن ٿيندي، هائيڊروڪسيل گروپ جو لاڳاپو مواد گهٽجي ويندو، هائيڊروفوبيسيٽي وڌندي، ۽ ان جي بدران حل پذيري گهٽجي ويندي.

جي پيداوار ۽ تحقيقسيلولوز ايٿرهڪ ڊگهي تاريخ آهي. 1905 ۾، سوئيدا پهريون ڀيرو سيلولوز جي ايٿريفڪيشن جي رپورٽ ڪئي، جيڪا ڊائي ميٿائل سلفيٽ سان ميٿائليٽ ڪئي وئي هئي. غير آئنڪ الڪائل ايٿرز کي ليلين فيلڊ (1912)، ڊريفس (1914) ۽ ليوچز (1920) پاران پاڻي ۾ حل ٿيندڙ يا تيل ۾ حل ٿيندڙ سيلولوز ايٿرز لاءِ ترتيب وار پيٽنٽ ڪيو ويو. بوچلر ۽ گومبرگ 1921 ۾ بينزائل سيلولوز پيدا ڪيو، ڪاربوڪسي ميٿائل سيلولوز پهريون ڀيرو 1918 ۾ جانسن پاران پيدا ڪيو ويو، ۽ هوبرٽ 1920 ۾ هائيڊروڪسي ايٿائل سيلولوز پيدا ڪيو. 1920 جي شروعات ۾، جرمني ۾ ڪاربوڪسي ميٿائل سيلولوز جو ڪمرشلائيزيشن ڪيو ويو. 1937 کان 1938 تائين، آمريڪا ۾ MC ۽ HEC جي صنعتي پيداوار جو احساس ٿيو. سويڊن 1945 ۾ پاڻي ۾ حل ٿيندڙ EHEC جي پيداوار شروع ڪئي. 1945 کان پوءِ، سيلولوز ايٿر جي پيداوار مغربي يورپ، آمريڪا ۽ جاپان ۾ تيزي سان وڌي وئي. 1957 جي آخر ۾، چين جي سي ايم سي کي پهريون ڀيرو شنگھائي سيلولوئڊ فيڪٽري ۾ پيداوار ۾ رکيو ويو. 2004 تائين، منهنجي ملڪ جي پيداواري صلاحيت 30,000 ٽن آئنڪ ايٿر ۽ 10,000 ٽن نان آئنڪ ايٿر هوندي. 2007 تائين، اها 100,000 ٽن آئنڪ ايٿر ۽ 40,000 ٽن نان آئنڪ ايٿر تائين پهچي ويندي. ملڪ ۽ ٻاهرين ملڪن ۾ گڏيل ٽيڪنالاجي ڪمپنيون پڻ مسلسل اڀري رهيون آهن، ۽ چين جي سيلولوز ايٿر جي پيداواري صلاحيت ۽ ٽيڪنيڪل سطح مسلسل بهتر ٿي رهي آهي.

تازن سالن ۾، ڪيترائي سيلولوز مونوئيٿر ۽ مخلوط ايٿر مختلف ڊي ايس قدرن، ويسڪوسيٽيز، پاڪائي ۽ ريولوجيڪل خاصيتن سان مسلسل ترقي ڪيا ويا آهن. هن وقت، سيلولوز ايٿر جي ميدان ۾ ترقي جو مرڪز جديد پيداوار ٽيڪنالاجي، نئين تياري ٽيڪنالاجي، نوان سامان، نئين شين، اعليٰ معيار جي شين، ۽ منظم شين کي ٽيڪنيڪل طور تي تحقيق ڪرڻ آهي.