1.UCHELEZO NA UTAFITI WA MAHUSIANO YA CELLULOSE Ether
Kielelezo 1 kinaonyesha muundo wa kawaida wa ethers za selulosi. Kila kitengo cha BD-anhydroglucose (kitengo cha kurudia cha selulosi) kinachukua nafasi ya kikundi kimoja kwenye nafasi za C (2), C (3) na C (6), ambayo ni kwamba kunaweza kuwa na vikundi vitatu vya ether. Kwa sababu ya vifungo vya ndani vya mnyororo na mnyororo wa hydrojeni yaCellulose macromolecules, ni ngumu kufuta katika maji na karibu vimumunyisho vyote vya kikaboni. Utangulizi wa vikundi vya ether kupitia etherization huharibu vifungo vya hydrogen ya ndani na ya kati, inaboresha hydrophilicity yake, na inaboresha sana umumunyifu wake katika media ya maji.
Vipimo vya kawaida vilivyoangaziwa ni vikundi vya chini vya uzito wa alkoxy (atomi 1 hadi 4 za kaboni) au vikundi vya hydroxyalkyl, ambavyo vinaweza kubadilishwa na vikundi vingine vya kazi kama vikundi vya carboxyl, hydroxyl au amino. Vipimo vinaweza kuwa vya aina moja, mbili au zaidi. Pamoja na mnyororo wa macromolecular ya selulosi, vikundi vya hydroxyl kwenye C (2), C (3) na C (6) nafasi za kila kitengo cha sukari hubadilishwa kwa idadi tofauti. Kwa kweli, ether ya selulosi kwa ujumla haina muundo dhahiri wa kemikali, isipokuwa kwa bidhaa hizo ambazo zinabadilishwa kabisa na aina moja ya kikundi (vikundi vyote vitatu vya hydroxyl vinabadilishwa). Bidhaa hizi zinaweza kutumika tu kwa uchambuzi wa maabara na utafiti, na hazina thamani ya kibiashara.
.
(B) Sehemu ya mnyororo wa Masi ya carboxymethylHydroxyethyl selulosi, kiwango cha uingizwaji wa carboxymethyl ni 0.5, kiwango cha uingizwaji wa hydroxyethyl ni 2.0, na kiwango cha badala ya molar ni 3.0. Muundo huu unawakilisha kiwango cha wastani cha vikundi vilivyoangaziwa, lakini mbadala ni nasibu.
Kwa kila mbadala, jumla ya etherization inaonyeshwa na kiwango cha thamani ya DS. Aina ya DS ni 0 ~ 3, ambayo ni sawa na idadi ya wastani ya vikundi vya hydroxyl vilivyobadilishwa na vikundi vya etherization kwenye kila kitengo cha anhydroglucose.
Kwa ethers ya hydroxyalkyl selulosi, mmenyuko wa badala utaanza kueneza kutoka kwa vikundi vipya vya hydroxyl, na kiwango cha uingizwaji kinaweza kuainishwa na thamani ya MS, ambayo ni, kiwango cha molar cha badala. Inawakilisha idadi ya wastani ya moles ya athari ya wakala wa etherifying iliyoongezwa kwa kila kitengo cha anhydroglucose. Athari ya kawaida ni oksidi ya ethylene na bidhaa ina mbadala wa hydroxyethyl. Katika Kielelezo 1, thamani ya MS ya bidhaa ni 3.0.
Kinadharia, hakuna kikomo cha juu kwa thamani ya MS. Ikiwa thamani ya DS ya kiwango cha uingizwaji kwenye kila kikundi cha pete ya sukari inajulikana, urefu wa mnyororo wa wastani wa wazalishaji wa upande wa ether pia mara nyingi hutumia sehemu ya misa (wt%) ya vikundi tofauti vya etherization (kama vile -OCH3 au -oC2H4OH) kuwakilisha kiwango cha badala na kiwango badala ya maadili ya DS na MS. Sehemu kubwa ya kila kikundi na thamani yake ya DS au MS inaweza kubadilishwa kwa hesabu rahisi.
Ethers nyingi za selulosi ni polima za mumunyifu wa maji, na zingine pia ni mumunyifu katika vimumunyisho vya kikaboni. Ether ya cellulose ina sifa za ufanisi mkubwa, bei ya chini, usindikaji rahisi, sumu ya chini na anuwai, na mahitaji na uwanja wa maombi bado unakua. Kama wakala msaidizi, ether ya selulosi ina uwezo mkubwa wa matumizi katika nyanja mbali mbali za tasnia. inaweza kupatikana na MS/DS.
Ethers za selulosi zinaainishwa kulingana na muundo wa kemikali wa mbadala ndani ya ethers za anionic, cationic na zisizo. Ethers za nonionic zinaweza kugawanywa katika bidhaa mumunyifu wa maji na mafuta.
Bidhaa ambazo zimeimarishwa zimeorodheshwa katika sehemu ya juu ya Jedwali 1. Sehemu ya chini ya Jedwali 1 inaorodhesha vikundi kadhaa vya etherified, ambavyo bado hazijakuwa bidhaa muhimu za kibiashara.
Agizo la kifupi la mbadala zilizochanganywa za ether zinaweza kutajwa kulingana na mpangilio wa alfabeti au kiwango cha DS husika (MS), kwa mfano, kwa 2-hydroxyethyl methylcellulose, kifupi ni HEMC, na pia inaweza kuandikwa kama MHEC kwa Onyesha badala ya methyl.
Vikundi vya hydroxyl kwenye selulosi hazipatikani kwa urahisi na mawakala wa etherization, na mchakato wa etherization kawaida hufanywa chini ya hali ya alkali, kwa ujumla kwa kutumia mkusanyiko fulani wa suluhisho la maji la NaOH. Cellulose huundwa kwanza kuwa selulosi ya alkali iliyojaa na suluhisho la maji la NaOH, na kisha hupitia athari ya etherization na wakala wa etherization. Wakati wa uzalishaji na utayarishaji wa ethers mchanganyiko, aina tofauti za mawakala wa etherization inapaswa kutumiwa wakati huo huo, au etherization inapaswa kufanywa hatua kwa hatua kwa kulisha kwa muda mfupi (ikiwa ni lazima). Kuna aina nne za athari katika etherization ya selulosi, ambayo imefupishwa na formula ya athari (cellulosic inabadilishwa na Cell-OH) kama ifuatavyo:
Equation (1) inaelezea athari ya Etherization ya Williamson. Rx ni ester ya asidi ya isokaboni, na X ni halogen BR, CL au ester ya asidi ya sulfuri. Chloride R-CL kwa ujumla hutumiwa katika tasnia, kwa mfano, kloridi ya methyl, kloridi ya ethyl au asidi ya chloroacetic. Kiwango cha msingi cha stoichiometric hutumiwa katika athari kama hizo. Selulosi ya selulosi ya ether ya methyl selulosi, selulosi ya ethyl na carboxymethyl selulosi ni bidhaa za athari ya etherization ya Williamson.
Mfumo wa mmenyuko (2) ni majibu ya kuongeza ya epoxides zilizochochea (kama vile r = H, CH3, au C2H5) na vikundi vya hydroxyl kwenye molekuli za selulosi bila kuteketeza msingi. Mwitikio huu unaweza kuendelea kama vikundi vipya vya hydroxyl vinatolewa wakati wa majibu, na kusababisha malezi ya minyororo ya upande wa oligoalkylethylene oxide: majibu sawa na 1-aziridine (aziridine) yataunda aminoethyl ether: seli-o-ch2-ch2-NH2 . Bidhaa kama vile hydroxyethyl selulosi, hydroxypropyl selulosi na hydroxybutyl selulosi zote ni bidhaa za epoxidation ya msingi-iliyochochea.
Mfumo wa mmenyuko (3) ni majibu kati ya seli-OH na misombo ya kikaboni iliyo na vifungo vya kazi mara mbili katika alkali ya kati, Y ni kikundi cha kuondoa elektroni, kama CN, ConH2, au So3-Na+. Leo aina hii ya majibu haitumiwi sana kwa viwanda.
Mfumo wa mmenyuko (4), etherization na diazoalkane bado haijaimarishwa.
- Aina za ethers za selulosi
Ether ya cellulose inaweza kuwa ether ya mchanganyiko au mchanganyiko, na mali zake ni tofauti. Kuna vikundi vya hydrophilic vya chini vilivyobadilishwa kwenye macromolecule ya selulosi, kama vile vikundi vya hydroxyethyl, ambavyo vinaweza kuweka bidhaa na kiwango fulani cha umumunyifu wa maji, wakati kwa vikundi vya hydrophobic, kama vile methyl, ethyl, nk. Toa bidhaa hiyo umumunyifu wa maji, na bidhaa iliyobadilishwa chini huvimba tu kwenye maji au inaweza kufutwa katika suluhisho la alkali. Pamoja na utafiti wa kina juu ya mali ya ethers za selulosi, ethers mpya za selulosi na uwanja wao wa matumizi utaendelea kuendelezwa na kuzalishwa, na nguvu kubwa ya kuendesha ni soko pana na lililosafishwa la matumizi.
Sheria ya jumla ya ushawishi wa vikundi katika ethers mchanganyiko juu ya mali ya umumunyifu ni:
1) Ongeza yaliyomo ya vikundi vya hydrophobic katika bidhaa ili kuongeza hydrophobicity ya ether na kupunguza kiwango cha gel;
2) Ongeza yaliyomo ya vikundi vya hydrophilic (kama vikundi vya hydroxyethyl) kuongeza kiwango chake cha gel;
3) Kikundi cha hydroxypropyl ni maalum, na hydroxypropylation sahihi inaweza kupunguza joto la gel ya bidhaa, na joto la gel la bidhaa ya kati ya hydroxypropylated itaongezeka tena, lakini kiwango cha juu cha badala kitapunguza kiwango chake cha gel; Sababu ni kwa sababu ya muundo maalum wa urefu wa kaboni ya kikundi cha hydroxypropyl, kiwango cha chini cha hydroxypropylation, vifungo dhaifu vya hydrogen ndani na kati ya molekuli kwenye macromolecule ya selulosi, na vikundi vya hydroxyl kwenye minyororo ya tawi. Maji ni kubwa. Kwa upande mwingine, ikiwa uingizwaji ni wa juu, kutakuwa na upolimishaji kwenye kundi la upande, yaliyomo katika kikundi cha hydroxyl yatapungua, hydrophobicity itaongezeka, na umumunyifu utapunguzwa badala yake.
Uzalishaji na utafiti waselulosi etherina historia ndefu. Mnamo 1905, Suida aliripoti kwanza etherization ya selulosi, ambayo ilikuwa methylated na dimethyl sulfate. Ethers za alkyl za Nonionic zilipewa hati miliki na Lilienfeld (1912), Dreyfus (1914) na Leuchs (1920) kwa ethers za maji au mumunyifu wa mafuta, mtawaliwa. Buchler na Gomberg walizalisha selulosi ya benzyl mnamo 1921, carboxymethyl cellulose ilizalishwa kwanza na Jansen mnamo 1918, na Hubert alitoa cellulose ya hydroxyethyl mnamo 1920. Mwanzoni mwa 1920, carboxymethylcellulose iliuzwa nchini Ujerumani. Kuanzia 1937 hadi 1938, uzalishaji wa viwanda wa MC na HEC uligunduliwa nchini Merika. Uswidi ilianza uzalishaji wa EHEC ya mumunyifu wa maji mnamo 1945. Baada ya 1945, utengenezaji wa ether ya selulosi uliongezeka haraka katika Ulaya Magharibi, Merika na Japan. Mwisho wa 1957, China CMC iliwekwa kwanza katika uzalishaji katika kiwanda cha Celluloid cha Shanghai. Kufikia 2004, uwezo wa uzalishaji wa nchi yangu utakuwa tani 30,000 za ionic na tani 10,000 za ether zisizo za ionic. Kufikia 2007, itafikia tani 100,000 za ionic ether na tani 40,000 za ether zisizo za kawaida. Kampuni za pamoja za teknolojia nyumbani na nje ya nchi pia zinaibuka kila wakati, na uwezo wa uzalishaji wa selulosi ya China na kiwango cha kiufundi kinaboresha kila wakati.
Katika miaka ya hivi karibuni, monoethers nyingi za selulosi na ethers zilizochanganywa zilizo na maadili tofauti ya DS, viscosities, usafi na mali ya rheological imeendelea kuendelezwa. Kwa sasa, lengo la maendeleo katika uwanja wa ethers ya selulosi ni kupitisha teknolojia ya uzalishaji wa hali ya juu, teknolojia mpya ya maandalizi, vifaa vipya, bidhaa mpya, bidhaa zenye ubora wa juu, na bidhaa za kimfumo zinapaswa kutafutwa kitaalam.
Wakati wa chapisho: Aprili-28-2024