1. සෙලියුලෝස් ඊතර්හි ව්‍යුහය සහ සකස් කිරීමේ මූලධර්මය
රූපය 1 සෙලියුලෝස් ඊතර් වල සාමාන්‍ය ව්‍යුහය පෙන්වයි. සෑම bD-ඇන්හයිඩ්‍රොග්ලූකෝස් ඒකකයක්ම (සෙලියුලෝස් වල පුනරාවර්තන ඒකකය) C (2), C (3) සහ C (6) ස්ථානවල එක් කාණ්ඩයක් ප්‍රතිස්ථාපනය කරයි, එනම්, ඊතර් කාණ්ඩ තුනක් දක්වා තිබිය හැකිය. අභ්‍යන්තර දාම සහ අන්තර් දාම හයිඩ්‍රජන් බන්ධන හේතුවෙන්සෙලියුලෝස් සාර්ව අණු, ජලයේ සහ කාබනික ද්‍රාවක සියල්ලෙහිම පාහේ දියවීම අපහසුය. ඊතරීකරණය හරහා ඊතර් කාණ්ඩ හඳුන්වාදීම අභ්‍යන්තර අණුක සහ අන්තර් අණුක හයිඩ්‍රජන් බන්ධන විනාශ කරයි, එහි ජලාකර්ෂණීයතාවය වැඩි දියුණු කරයි, සහ ජල මාධ්‍ය තුළ එහි ද්‍රාව්‍යතාව බෙහෙවින් වැඩි දියුණු කරයි.
සාමාන්‍ය ඊතරීකෘත ආදේශක යනු අඩු අණුක බර ඇල්කොක්සි කාණ්ඩ (කාබන් පරමාණු 1 සිට 4 දක්වා) හෝ හයිඩ්‍රොක්සිඇල්කයිල් කාණ්ඩ වන අතර ඒවා පසුව කාබොක්සයිල්, හයිඩ්‍රොක්සයිල් හෝ ඇමයිනෝ කාණ්ඩ වැනි අනෙකුත් ක්‍රියාකාරී කාණ්ඩ මගින් ආදේශ කළ හැකිය. ආදේශක එක්, දෙකක හෝ වැඩි ගණනක විවිධ වර්ග විය හැකිය. සෙලියුලෝස් සාර්ව අණුක දාමය දිගේ, එක් එක් ග්ලූකෝස් ඒකකයේ C(2), C(3) සහ C(6) ස්ථානවල හයිඩ්‍රොක්සයිල් කාණ්ඩ විවිධ අනුපාතවලින් ආදේශ කරනු ලැබේ. නිශ්චිතවම කිවහොත්, සෙලියුලෝස් ඊතර් සාමාන්‍යයෙන් නිශ්චිත රසායනික ව්‍යුහයක් නොමැත, එක් වර්ගයක කාණ්ඩයකින් සම්පූර්ණයෙන්ම ආදේශ කරන නිෂ්පාදන හැර (හයිඩ්‍රොක්සයිල් කාණ්ඩ තුනම ආදේශ කරනු ලැබේ). මෙම නිෂ්පාදන රසායනාගාර විශ්ලේෂණය සහ පර්යේෂණ සඳහා පමණක් භාවිතා කළ හැකි අතර වාණිජමය වටිනාකමක් නොමැත.
(අ) සෙලියුලෝස් ඊතර් අණුක දාමයේ ඇන්හයිඩ්‍රොග්ලූකෝස් ඒකක දෙකක, R1~R6=H, හෝ කාබනික ආදේශකයක සාමාන්‍ය ව්‍යුහය;
(ආ) කාබොක්සිමීතයිල් අණුක දාම කැබැල්ලක්හයිඩ්‍රොක්සිඑතිල් සෙලියුලෝස්, කාබොක්සිමීතයිල් ආදේශන උපාධිය 0.5, හයිඩ්‍රොක්සිඑතිල් ආදේශන උපාධිය 2.0 සහ මවුල ආදේශන උපාධිය 3.0 වේ. මෙම ව්‍යුහය ඊතර්කරණය කරන ලද කාණ්ඩවල සාමාන්‍ය ආදේශන මට්ටම නියෝජනය කරයි, නමුත් ආදේශක ඇත්ත වශයෙන්ම අහඹු වේ.
එක් එක් ආදේශකය සඳහා, මුළු ඊතරිකරණ ප්‍රමාණය ආදේශක DS අගයේ මට්ටමෙන් ප්‍රකාශ වේ. DS පරාසය 0~3 වන අතර, එය එක් එක් ඇන්හයිඩ්‍රොග්ලූකෝස් ඒකකය මත ඊතරිකරණ කාණ්ඩ මගින් ප්‍රතිස්ථාපනය කරන ලද සාමාන්‍ය හයිඩ්‍රොක්සයිල් කාණ්ඩ සංඛ්‍යාවට සමාන වේ.
හයිඩ්‍රොක්සිඇල්කයිල් සෙලියුලෝස් ඊතර් සඳහා, ආදේශන ප්‍රතික්‍රියාව නව නිදහස් හයිඩ්‍රොක්සයිල් කාණ්ඩ වලින් ඊතරීකරණය ආරම්භ කරනු ඇති අතර, ආදේශන මට්ටම MS අගය, එනම් ආදේශනයේ මවුලික මට්ටම මගින් ප්‍රමාණනය කළ හැකිය. එය එක් එක් ඇන්හයිඩ්‍රොග්ලූකෝස් ඒකකයට එකතු කරන ලද ඊතරිකරණ කාරක ප්‍රතික්‍රියාකාරකයේ සාමාන්‍ය මවුල ගණන නියෝජනය කරයි. සාමාන්‍ය ප්‍රතික්‍රියාකාරකයක් එතිලීන් ඔක්සයිඩ් වන අතර නිෂ්පාදනයේ හයිඩ්‍රොක්සිඑතිල් ආදේශකයක් ඇත. රූපය 1 හි, නිෂ්පාදනයේ MS අගය 3.0 කි.
න්‍යායාත්මකව, MS අගය සඳහා ඉහළ සීමාවක් නොමැත. එක් එක් ග්ලූකෝස් මුදු කාණ්ඩයේ ආදේශන උපාධියේ DS අගය දන්නේ නම්, ඊතර් පැති දාමයේ සාමාන්‍ය දාම දිග. සමහර නිෂ්පාදකයින් බොහෝ විට DS සහ MS අගයන් වෙනුවට ආදේශන මට්ටම සහ උපාධිය නිරූපණය කිරීම සඳහා විවිධ ඊතර්කරණ කාණ්ඩවල (-OCH3 හෝ -OC2H4OH වැනි) ස්කන්ධ භාගය (wt%) භාවිතා කරයි. එක් එක් කාණ්ඩයේ ස්කන්ධ භාගය සහ එහි DS හෝ MS අගය සරල ගණනය කිරීමකින් පරිවර්තනය කළ හැකිය.
බොහෝ සෙලියුලෝස් ඊතර් ජලයේ ද්‍රාව්‍ය බහු අවයවක වන අතර සමහරක් කාබනික ද්‍රාවකවල අර්ධ වශයෙන් ද්‍රාව්‍ය වේ. සෙලියුලෝස් ඊතර් ඉහළ කාර්යක්ෂමතාව, අඩු මිල, පහසු සැකසුම්, අඩු විෂ සහිත බව සහ පුළුල් විවිධත්වය යන ලක්ෂණ ඇති අතර ඉල්ලුම සහ යෙදුම් ක්ෂේත්‍ර තවමත් පුළුල් වෙමින් පවතී. සහායක කාරකයක් ලෙස, සෙලියුලෝස් ඊතර් කර්මාන්තයේ විවිධ ක්ෂේත්‍රවල විශාල යෙදුම් විභවයක් ඇත. MS/DS මගින් ලබා ගත හැක.
ආදේශකවල රසායනික ව්‍යුහය අනුව සෙලියුලෝස් ඊතර්, ඇනොනික්, කැටානික් සහ අයනික නොවන ඊතර් ලෙස වර්ගීකරණය කර ඇත. අයනික නොවන ඊතර්, ජලයේ ද්‍රාව්‍ය සහ තෙල්වල ද්‍රාව්‍ය නිෂ්පාදන ලෙස බෙදිය හැකිය.
කාර්මිකකරණය කරන ලද නිෂ්පාදන වගුව 1 හි ඉහළ කොටසේ ලැයිස්තුගත කර ඇත. වගුව 1 හි පහළ කොටසේ තවමත් වැදගත් වාණිජ නිෂ්පාදන බවට පත් වී නොමැති සමහර දන්නා ඊතර්කරණ කාණ්ඩ ලැයිස්තුගත කර ඇත.
මිශ්‍ර ඊතර් ආදේශකවල කෙටි යෙදුම් අනුපිළිවෙල අකාරාදී අනුපිළිවෙලට හෝ අදාළ DS (MS) මට්ටම අනුව නම් කළ හැක, උදාහරණයක් ලෙස, 2-හයිඩ්‍රොක්සිඑතිල් මෙතිල්සෙලියුලෝස් සඳහා, කෙටි යෙදුම් HEMC වන අතර, මෙතිල් ආදේශකය ඉස්මතු කිරීමට MHEC ලෙසද ලිවිය හැක.
සෙලියුලෝස් මත ඇති හයිඩ්‍රොක්සයිල් කාණ්ඩ ඊතරිකරණ කාරක මගින් පහසුවෙන් ප්‍රවේශ විය නොහැකි අතර, ඊතරිකරණ ක්‍රියාවලිය සාමාන්‍යයෙන් ක්ෂාරීය තත්වයන් යටතේ සිදු කරනු ලැබේ, සාමාන්‍යයෙන් NaOH ජලීය ද්‍රාවණයක යම් සාන්ද්‍රණයක් භාවිතා කරයි. සෙලියුලෝස් මුලින්ම NaOH ජලීය ද්‍රාවණය සමඟ ඉදිමුණු ක්ෂාර සෙලියුලෝස් බවට පත් වන අතර පසුව ඊතරිකරණ කාරකය සමඟ ඊතරිකරණ ප්‍රතික්‍රියාවකට භාජනය වේ. මිශ්‍ර ඊතර් නිෂ්පාදනය සහ සකස් කිරීමේදී, විවිධ වර්ගයේ ඊතරිකරණ කාරක එකවර භාවිතා කළ යුතුය, නැතහොත් (අවශ්‍ය නම්) වරින් වර පෝෂණය කිරීමෙන් පියවරෙන් පියවර ඊතරිකරණය සිදු කළ යුතුය. සෙලියුලෝස් ඊතරිකරණයේ ප්‍රතික්‍රියා වර්ග හතරක් ඇත, ඒවා ප්‍රතික්‍රියා සූත්‍රය මගින් සාරාංශ කර ඇත (සෙලියුලෝසික් සෛල-OH මගින් ප්‍රතිස්ථාපනය වේ) පහත පරිදි:
සමීකරණය (1) විලියම්සන් ඊතරිකරණ ප්‍රතික්‍රියාව විස්තර කරයි. RX යනු අකාබනික අම්ල එස්ටරයක් වන අතර X යනු හැලජන් Br, Cl හෝ සල්ෆියුරික් අම්ල එස්ටරයකි. ක්ලෝරයිඩ් R-Cl සාමාන්‍යයෙන් කර්මාන්තයේ භාවිතා වේ, උදාහරණයක් ලෙස මෙතිල් ක්ලෝරයිඩ්, එතිල් ක්ලෝරයිඩ් හෝ ක්ලෝරෝඇසිටික් අම්ලය. එවැනි ප්‍රතික්‍රියා වලදී ස්ටොයිකියෝමිතික භෂ්ම ප්‍රමාණයක් පරිභෝජනය කෙරේ. කාර්මිකකරණය වූ සෙලියුලෝස් ඊතර් නිෂ්පාදන වන මෙතිල් සෙලියුලෝස්, එතිල් සෙලියුලෝස් සහ කාබොක්සිමීතයිල් සෙලියුලෝස් යනු විලියම්සන් ඊතරිකරණ ප්‍රතික්‍රියාවේ නිෂ්පාදන වේ.
ප්‍රතික්‍රියා සූත්‍රය (2) යනු භෂ්ම-උත්ප්‍රේරක ඉපොක්සයිඩ් (R=H, CH3, හෝ C2H5 වැනි) සහ භෂ්ම පරිභෝජනය නොකර සෙලියුලෝස් අණු මත හයිඩ්‍රොක්සයිල් කාණ්ඩ එකතු කිරීමේ ප්‍රතික්‍රියාවයි. ප්‍රතික්‍රියාව අතරතුර නව හයිඩ්‍රොක්සයිල් කාණ්ඩ ජනනය වන බැවින් මෙම ප්‍රතික්‍රියාව දිගටම පැවතීමට ඉඩ ඇති අතර එය ඔලිගෝඇල්කයිලෙතිලීන් ඔක්සයිඩ් පැති දාම සෑදීමට හේතු වේ: 1-ඇසිරිඩීන් (ඇසිරිඩීන්) සමඟ සමාන ප්‍රතික්‍රියාවක් ඇමයිනොඑතිල් ඊතර් සාදනු ඇත: සෛල-O-CH2-CH2-NH2. හයිඩ්‍රොක්සිඑතිල් සෙලියුලෝස්, හයිඩ්‍රොක්සිප්‍රොපයිල් සෙලියුලෝස් සහ හයිඩ්‍රොක්සිබියුටයිල් සෙලියුලෝස් වැනි නිෂ්පාදන සියල්ලම භෂ්ම-උත්ප්‍රේරක ඉපොක්සයිඩ්කරණයේ නිෂ්පාදන වේ.
ප්‍රතික්‍රියා සූත්‍රය (3) යනු ක්ෂාරීය මාධ්‍යයක ක්‍රියාකාරී ද්විත්ව බන්ධන අඩංගු සෛල-OH සහ කාබනික සංයෝග අතර ප්‍රතික්‍රියාවයි. Y යනු CN, CONH2 හෝ SO3-Na+ වැනි ඉලෙක්ට්‍රෝන ඉවත් කරන කාණ්ඩයකි. අද මෙම ආකාරයේ ප්‍රතික්‍රියාව කාර්මික වශයෙන් කලාතුරකින් භාවිතා වේ.
ප්‍රතික්‍රියා සූත්‍රය (4), ඩයසොඇල්කේන් සමඟ ඊතරීකරණය තවමත් කාර්මිකකරණය කර නොමැත.
- සෙලියුලෝස් ඊතර් වර්ග
සෙලියුලෝස් ඊතර් මොනොඊතර් හෝ මිශ්‍ර ඊතර් විය හැකි අතර එහි ගුණාංග වෙනස් වේ. සෙලියුලෝස් සාර්ව අණු මත හයිඩ්‍රොක්සිඑතිල් කාණ්ඩ වැනි අඩු ආදේශක ජලාකර්ෂණීය කාණ්ඩ ඇති අතර එමඟින් නිෂ්පාදනයට යම් ජල ද්‍රාව්‍යතාවයක් ලබා දිය හැකි අතර මෙතිල්, එතිල් වැනි ජලභීතික කාණ්ඩ සඳහා මධ්‍යස්ථ ආදේශක ඉහළ උපාධියක් පමණක් නිෂ්පාදනයට යම් ජල ද්‍රාව්‍යතාවයක් ලබා දිය හැකි අතර අඩු ආදේශක නිෂ්පාදනය ජලයේ ඉදිමීම හෝ තනුක ක්ෂාර ද්‍රාවණයක දිය කළ හැකිය. සෙලියුලෝස් ඊතර් වල ගුණාංග පිළිබඳ ගැඹුරු පර්යේෂණ සමඟ, නව සෙලියුලෝස් ඊතර් සහ ඒවායේ යෙදුම් ක්ෂේත්‍ර අඛණ්ඩව සංවර්ධනය කර නිෂ්පාදනය කරනු ලබන අතර, විශාලතම ගාමක බලවේගය වන්නේ පුළුල් හා අඛණ්ඩව පිරිපහදු කළ යෙදුම් වෙළඳපොළයි.
මිශ්‍ර ඊතර් කාණ්ඩවල ද්‍රාව්‍යතා ගුණාංග කෙරෙහි ඇති කරන බලපෑම පිළිබඳ සාමාන්‍ය නියමය:
1) ඊතර්හි ජලභීතිකාව වැඩි කිරීමට සහ ජෙල් ලක්ෂ්‍යය අඩු කිරීමට නිෂ්පාදනයේ ජලභීතික කාණ්ඩවල අන්තර්ගතය වැඩි කරන්න;
2) එහි ජෙල් ලක්ෂ්‍යය වැඩි කිරීම සඳහා ජලාකර්ෂණීය කාණ්ඩවල (හයිඩ්‍රොක්සිඑතිල් කාණ්ඩ වැනි) අන්තර්ගතය වැඩි කරන්න;
3) හයිඩ්‍රොක්සිප්‍රොපයිල් කාණ්ඩය විශේෂ වන අතර නිසි හයිඩ්‍රොක්සිප්‍රොපයිලේෂන් නිෂ්පාදනයේ ජෙල් උෂ්ණත්වය අඩු කළ හැකි අතර මධ්‍යම හයිඩ්‍රොක්සිප්‍රොපයිලේටඩ් නිෂ්පාදනයේ ජෙල් උෂ්ණත්වය නැවත ඉහළ යනු ඇත, නමුත් ඉහළ මට්ටමේ ආදේශනයක් එහි ජෙල් ලක්ෂ්‍යය අඩු කරයි; හේතුව හයිඩ්‍රොක්සිප්‍රොපයිල් කාණ්ඩයේ විශේෂ කාබන් දාම දිග ව්‍යුහය, අඩු මට්ටමේ හයිඩ්‍රොක්සිප්‍රොපයිලේෂන්, සෙලියුලෝස් සාර්ව අණු වල අණු තුළ සහ ඒවා අතර දුර්වල වූ හයිඩ්‍රජන් බන්ධන සහ ශාඛා දාමවල ඇති හයිඩ්‍රොෆිලික් හයිඩ්‍රොක්සයිල් කාණ්ඩ ය. ජලය ප්‍රමුඛ වේ. අනෙක් අතට, ආදේශනය ඉහළ නම්, පැති කාණ්ඩයේ බහුඅවයවීකරණය සිදුවනු ඇත, හයිඩ්‍රොක්සිල් කාණ්ඩයේ සාපේක්ෂ අන්තර්ගතය අඩු වනු ඇත, ජලභීතිකාව වැඩි වන අතර ඒ වෙනුවට ද්‍රාව්‍යතාව අඩු වේ.
නිෂ්පාදනය සහ පර්යේෂණසෙලියුලෝස් ඊතර්දිගු ඉතිහාසයක් ඇත. 1905 දී, සුයිඩා ප්‍රථම වරට ඩයිමෙතිල් සල්ෆේට් සමඟ මෙතිලීකරණය කරන ලද සෙලියුලෝස් ඊතරීකරණය වාර්තා කළේය. ලිලියන්ෆෙල්ඩ් (1912), ඩ්‍රේෆස් (1914) සහ ලියුච්ස් (1920) විසින් පිළිවෙලින් ජලයේ ද්‍රාව්‍ය හෝ තෙල්-ද්‍රාව්‍ය සෙලියුලෝස් ඊතර් සඳහා නොනොනික් ඇල්කයිල් ඊතර් පේටන්ට් බලපත්‍ර ලබා ගන්නා ලදී. බුච්ලර් සහ ගොම්බර්ග් 1921 දී බෙන්සයිල් සෙලියුලෝස් නිෂ්පාදනය කළ අතර, කාබොක්සිමීතයිල් සෙලියුලෝස් ප්‍රථම වරට ජැන්සන් විසින් 1918 දී නිෂ්පාදනය කරන ලද අතර, හියුබට් 1920 දී හයිඩ්‍රොක්සිඊතයිල් සෙලියුලෝස් නිෂ්පාදනය කළේය. 1920 ගණන්වල මුල් භාගයේදී, ජර්මනියේ කාබොක්සිමීතයිල් සෙලියුලෝස් වාණිජකරණය කරන ලදී. 1937 සිට 1938 දක්වා, MC සහ HEC කාර්මික නිෂ්පාදනය එක්සත් ජනපදයේ සාක්ෂාත් කර ගන්නා ලදී. ස්වීඩනය 1945 දී ජල-ද්‍රාව්‍ය EHEC නිෂ්පාදනය ආරම්භ කළේය. 1945 න් පසු, බටහිර යුරෝපයේ, එක්සත් ජනපදයේ සහ ජපානයේ සෙලියුලෝස් ඊතර් නිෂ්පාදනය වේගයෙන් ව්‍යාප්ත විය. 1957 අවසානයේ, චීන CMC ප්‍රථම වරට ෂැංහයි සෙලියුලොයිඩ් කර්මාන්ත ශාලාවේ නිෂ්පාදනයට යොදවන ලදී. 2004 වන විට, මගේ රටේ නිෂ්පාදන ධාරිතාව අයනික ඊතර් ටොන් 30,000 ක් සහ අයනික නොවන ඊතර් ටොන් 10,000 ක් වනු ඇත. 2007 වන විට එය අයනික ඊතර් ටොන් 100,000 ක් සහ අයනික නොවන ඊතර් ටොන් 40,000 ක් කරා ළඟා වනු ඇත. දේශීය හා විදේශීය ඒකාබද්ධ තාක්ෂණ සමාගම් ද නිරන්තරයෙන් මතුවෙමින් පවතින අතර, චීනයේ සෙලියුලෝස් ඊතර් නිෂ්පාදන ධාරිතාව සහ තාක්ෂණික මට්ටම නිරන්තරයෙන් වැඩිදියුණු වෙමින් පවතී.
මෑත වසරවලදී, විවිධ DS අගයන්, දුස්ස්රාවීතාවයන්, සංශුද්ධතාවය සහ භූ විද්‍යාත්මක ගුණාංග සහිත බොහෝ සෙලියුලෝස් මොනොඊතර් සහ මිශ්‍ර ඊතර් අඛණ්ඩව සංවර්ධනය කර ඇත. වර්තමානයේ, සෙලියුලෝස් ඊතර් ක්ෂේත්‍රයේ සංවර්ධනයේ අවධානය යොමු වී ඇත්තේ උසස් නිෂ්පාදන තාක්ෂණය, නව සකස් කිරීමේ තාක්ෂණය, නව උපකරණ, නව නිෂ්පාදන, උසස් තත්ත්වයේ නිෂ්පාදන සහ ක්‍රමානුකූල නිෂ්පාදන අනුගමනය කිරීමයි.
පළ කිරීමේ කාලය: 2024 අප්‍රේල්-28