1. Конструкција и прилог за припрему целулозе етра
Слика 1 приказује типичну структуру целулозних етера. Свака јединица БД-анхидроглукозе (понављајуће јединице целулозе) замењује једну групу на позицијама Ц (2), Ц (3) и Ц (6), односно може бити до три етерске групе. Због интра-ланчаних и међусатних водоничних везаМакромолекули целулозе, тешко је растворити у води и скоро све органске раствараче. Увођење етерских група путем етерификације уништава интрамолекуларне и интермолекуларне водоничне везе, побољшава његову хидрофилизацију и увелико побољшава своју растворљивост у воденим медијима.
Типични етерификовани супституенти су мале молекулске масе алкокси групе (1 до 4 атома угљеника) или хидроксиалкилне групе, које могу да буду супституисане другим функционалним групама као што су карбоксил, хидроксил или амино групе. Супституенти могу бити од једне, две или више различитих врста. Дуж макромолекуларног ланца целулозе, хидроксилне групе на Ц (2), Ц (3) и Ц (6) положају сваке јединице глукозе супституисани су у различитим пропорцијама. Строго говорећи, целулозни етар углавном немају одређену хемијску структуру, осим тих производа који су у потпуности супституисани једном типом групе (све три хидроксилне групе су супституисане). Ови се производи могу користити само за лабораторијску анализу и истраживање и немају комерцијалну вредност.
(а) општу структуру две анхидрогулукозне јединице молекуларног ланца целулозе, Р1 ~ Р6 = Х или органски супституент;
(б) молекуларни фрагмент ланца карбоксиметилахидроксиетил целулоза, Степен супституције карбоксиметила је 0,5, степен супституције хидроксиетила је 2.0, а степен замене моларног је 3,0. Ова структура представља просечни ниво замене етерифицираних група, али супституенти су заправо случајни.
За сваки супституент укупни износ етерификације изражава се степеном замене ДС вредности. Распон ДС-а је 0 ~ 3, што је еквивалентно просечном броју хидроксилних група замењених групама етерификације на свакој анхидроглукози.
За естре хидроксиалкил целулозе, реакција супституције ће почети етерификација из нових бесплатних хидроксилних група, а степен замене може се квантификовати МС вриједношћу, односно моларни степен супституције. Представља просечан број молова етерификационог агента реактанта који је додат у сваку јединицу анхидрогулукозе. Типични реактант је етилен оксид и производ има хидроксиетил супституент. На слици 1, МС вредност производа је 3.0.
Теоретски, не постоји горња граница за МС вредност. Ако је позната вредност ДС вредности степена супституције на свакој групи Глукозе, просечна дужина ланца етерских бочних произвођача такође користе масовну фракцију (ВТ%) различитих група етерификације (као што је -Оцх3 или -ОЦ2Х4ОХ) да представља ниво супституције и степен уместо ДС и МС вредности. Масовна фракција сваке групе и његова ДС или МС вредност може се претворити једноставним израчунавањем.
Већина целулозних етера су полимери растворљиви у води, а неки су такође делимично растворљиви у органским растварачима. Целулозни етар има карактеристике високе ефикасности, ниске цене, једноставне обраде, ниске токсичности и широкој сорти и поља потражње и наношења и даље се шире. Као помоћни агенс, целулозни етар има велики потенцијал примене у различитим областима индустрије. може се добити мс / ДС.
Целулозне етере се класификују у складу са хемијском структуром супституената у анионске, катионске и новојне етере. Неионични етери се могу поделити на производе растворљивих у води и уље.
Производи који су индустријализовани наведени су у горњем делу табеле 1. Доњи део табеле 1 наводи неке познате групе етерификације које још нису постале важне комерцијалне производе.
Редослед скраћенице мешовитих ектер супституенната може се именовати по абецедном реду или нивоу одговарајуће ДС (МС), на пример, за 2-хидроксиетил метилцелулоза, скраћеница је ХЕМЦ и може се написати и као МХЕЦ означите метил супституент.
Хидроксилне групе на целулозу нису лако доступни агентима етерификације, а процес етерификације се обично врши под алкалним условима, који углавном користе одређену концентрацију воденог раствора НаОХ. Целулоза се први пут формира у натеченом алкалном целулозу са раствором НаОХ, а затим се подвргава реакцији етерификације са средством за етерификацију. Током производње и припреме мешовитих етера, истовремено треба користити различите врсте агената етерификације или се етерификација треба извести корак по корак повременим храњењем (ако је потребно). Постоје четири врсте реакција у етерификацији целулозе, које су сажете реакционој формула (целулозија се замењује ћелијом - ох) на следећи начин:
Једнаџба (1) описује реакцију Виллиамсон етерификације. РКС је естер неорганске киселине, а Кс је халоген бр, ЦЛ или сумпорна киселина Естер. Хлорид Р-ЦЛ се углавном користи у индустрији, на пример, метил хлорид, етил хлорид или хлорочна киселина. У таквим реакцијама се конзумира стоициометријска количина базе. Индустријализовани целулозни етерни производи метил целулоза, етил целулоза и карбоксиметил целулоза су производи Виллиамсон реакције етерификације.
Реакциона формула (2) је додатна реакција базних катализираних епоксида (као што су Р = Х, ЦХ3, или Ц2Х5) и хидроксилне групе на молекула целулозе без потрошње. Ова реакција ће се вероватно наставити јер се током реакције настају нове хидроксилне групе, што је довело до стварања олигоалкилетиленских оксидних ланаца: слична реакција са 1-азиридином (азиридинском) формираће аминеетил етар: ћелија-О-цх2-ЦХ2-НХ2 . Производи као што су хидроксиетил целулоза, хидроксипропил целулоза и хидроксибутил целулоза су сви производи од базе катализиране епоксидације.
Реакциона формула (3) је реакција између ћелије и органских једињења која садрже активне двоструке везе у алкалном медијуму, И је група повлачења електрона, као што је ЦН, ЦОНХ2 или СО3-НА +. Данас се ова врста реакције ретко користи индустријски.
Реакциона формула (4), етерификација са диазоалканом још није индустријализована.
- Врсте целулозних етера
Целулозни етар може бити монотран или мешовити етар, а његова имања су другачија. Постоје ниско супституисане хидрофилне групе на макромолекулу целулозе, као што су хидроксиетил групе, које могу да преносе производ са одређеним степеном растворљивости воде, док за хидрофобне групе, као што је метил, етил итд., Само умјерена супституциона висока степена могу Дајте производ одређену растворљивост на води и ниско супституисани производ само набубри у води или се може растворити у разблаженом алкалном раствору. Са дубинским истраживањима о својствима целулозне етере, нови целулозни етери и њихова поља за пријаву биће континуирано развијене и произведене, а највећа покретачка снага је широко и континуирано рафинирано тржиште апликација.
Општи закон утицаја група у мешовитим етерима на својствима растворљивости је:
1) Повећати садржај хидрофобних група у производу да бисте повећали хидрофобност етра и спустила тачку гела;
2) повећати садржај хидрофилних група (као што су хидроксиетилне групе) да бисте повећали његову тачку гела;
3) хидроксипропил група је посебна, а правилна хидроксипропилација може смањити температуру производа, а температура гела средње хидроксипропилирани производ ће се поново повећати, али висок ниво замене ће смањити његов гел тачку; Разлог је последица посебне дужине угљеног ланца ланца хидроксипропилне групе, хидроксипропилације ниског нивоа, ослабљене водоничне везе у и између молекула у макромолекули целулозе и хидрофилне хидроксилне групе на ланцима подружница. Вода је доминантна. С друге стране, ако је супституција висока, постојат ће полимеризација на бочној групи, релативни садржај хидроксилне групе ће се смањити, хидрофобност ће се повећати и растворљивост ће се уместо тога смањити.
Производња и истраживањецелулозаима дугу историју. 1905. године Суида је прво пријавила етерификацију целулозе која је била метилирана са диметил сулфатом. Неионични алкил етери су патентирали Лилиенфелд (1912), Дреифус (1914) и Леуцхс (1920) за водено растворљиво или целулозне етере у нафту, респективно. Буцхлер и Гомберг произвели су бензил целулозу 1921. године, карбоксиметил целулоза први пут је произвео Јансен 1918. године, а Хуберт је произвео хидроксиетил целулозу 1920. године, карбоксиметилцелулоза је комерцијализована у Немачкој. Од 1937. до 1938. године индустријска производња МЦ и ХЕЦ реализована је у Сједињеним Државама. Шведска је започела производњу воде растворљивих у води 1945. После 1945. године, производња целулозе етер брзо се проширила у западној Европи, Сједињеним Државама и Јапану. Крајем 1957. године, Кина ЦМЦ је прва стављена у производњу у фабрици целулоида у Шангају. До 2004. године, производни капацитет моје земље биће 30.000 тона јонског етра и 10.000 тона нетино-етра. До 2007. године достићи ће 100.000 тона јонског етра и 40.000 тона неионског етра. Заједничке технолошке компаније у земљи и иностранству такође се непрестано појављују, а кинески капацитет производње целулозе и технички ниво се стално побољшава.
Последњих година, многи целулозни монотери и мешовити етри са различитим ДС вредностима, вискозитетима, чистоћи и реолошка својства континуирано су развијени. Тренутно је фокус развоја у области целулозних етера усвојити напредна технологија производње, нову технологију припрема, нову опрему, нове производе, висококвалитетни производи и систематски производи, и систематски производи треба да се технички истражују.
Вријеме поште: 28. априла