செல்லுலோஸ் ஈத்தர்களின் கட்டமைப்புகள் மற்றும் வகைகள் யாவை?

1. செல்லுலோஸ் ஈதரின் கட்டமைப்பு மற்றும் தயாரிப்பு கொள்கை

படம் 1 செல்லுலோஸ் ஈத்தர்களின் வழக்கமான கட்டமைப்பைக் காட்டுகிறது. ஒவ்வொரு பி.டி. இன்ட்ரா-சங்கிலி மற்றும் இடை-சங்கிலி ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் காரணமாகசெல்லுலோஸ் மேக்ரோமிகுலூல்கள், தண்ணீரிலும் கிட்டத்தட்ட அனைத்து கரிம கரைப்பான்களிலும் கரைவது கடினம். ஈதரிஃபிகேஷன் மூலம் ஈதர் குழுக்களை அறிமுகப்படுத்துவது உள்நோக்கி மற்றும் இடைநிலை ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளை அழிக்கிறது, அதன் ஹைட்ரோஃபிலிசிட்டியை மேம்படுத்துகிறது, மேலும் நீர் ஊடகங்களில் அதன் கரைதிறனை பெரிதும் மேம்படுத்துகிறது.

வழக்கமான ஈதரிஃபைட் மாற்றீடுகள் குறைந்த மூலக்கூறு எடை அல்கோக்ஸி குழுக்கள் (1 முதல் 4 கார்பன் அணுக்கள்) அல்லது ஹைட்ராக்ஸல்கைல் குழுக்கள் ஆகும், பின்னர் அவை கார்பாக்சைல், ஹைட்ராக்சைல் அல்லது அமினோ குழுக்கள் போன்ற பிற செயல்பாட்டுக் குழுக்களால் மாற்றப்படலாம். மாற்றீடுகள் ஒன்று, இரண்டு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட வித்தியாசமான வகைகளாக இருக்கலாம். செல்லுலோஸ் மேக்ரோமோலிகுலர் சங்கிலியுடன், ஒவ்வொரு குளுக்கோஸ் அலகு சி (2), சி (3) மற்றும் சி (6) நிலைகளில் உள்ள ஹைட்ராக்சைல் குழுக்கள் வெவ்வேறு விகிதாச்சாரத்தில் மாற்றப்படுகின்றன. கண்டிப்பாகச் சொல்வதானால், செல்லுலோஸ் ஈதர் பொதுவாக ஒரு திட்டவட்டமான வேதியியல் கட்டமைப்பைக் கொண்டிருக்கவில்லை, ஒரு வகை குழுவால் முழுமையாக மாற்றப்படும் அந்த தயாரிப்புகளைத் தவிர (மூன்று ஹைட்ராக்சைல் குழுக்களும் மாற்றப்படுகின்றன). இந்த தயாரிப்புகள் ஆய்வக பகுப்பாய்வு மற்றும் ஆராய்ச்சிக்கு மட்டுமே பயன்படுத்தப்படலாம், மேலும் வணிக மதிப்பு இல்லை.

.

(ஆ) கார்பாக்சிமெதில் ஒரு மூலக்கூறு சங்கிலி துண்டுஹைட்ராக்ஸீதில் செல்லுலோஸ். இந்த கட்டமைப்பு ஈதரிஃபைட் குழுக்களின் சராசரி மாற்று அளவைக் குறிக்கிறது, ஆனால் மாற்றீடுகள் உண்மையில் சீரற்றவை.

ஒவ்வொரு மாற்றீட்டிற்கும், ஈத்தரிஃபிகேஷனின் மொத்த அளவு மாற்று டி.எஸ் மதிப்பின் அளவால் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது. டி.எஸ்ஸின் வரம்பு 0 ~ 3 ஆகும், இது ஒவ்வொரு அன்ஹைட்ரோக்ளூகோஸ் அலகுக்கும் ஈதரிஃபிகேஷன் குழுக்களால் மாற்றப்படும் ஹைட்ராக்சைல் குழுக்களின் சராசரி எண்ணிக்கைக்கு சமம்.

ஹைட்ராக்ஸல்கைல் செல்லுலோஸ் ஈத்தர்களைப் பொறுத்தவரை, மாற்று எதிர்வினை புதிய இலவச ஹைட்ராக்சைல் குழுக்களிடமிருந்து ஈதரிஃபிகேஷனைத் தொடங்கும், மேலும் மாற்றீட்டின் அளவை எம்எஸ் மதிப்பால் அளவிட முடியும், அதாவது மாற்றீட்டின் மோலார் பட்டம். இது ஒவ்வொரு அன்ஹைட்ரோக்ளூகோஸ் அலகுக்கும் சேர்க்கப்பட்ட ஈதரைஃபைஃபிங் முகவர் எதிர்வினையின் சராசரி எண்ணிக்கையை குறிக்கிறது. ஒரு பொதுவான எதிர்வினை எத்திலீன் ஆக்சைடு மற்றும் தயாரிப்பு ஒரு ஹைட்ராக்ஸீதில் மாற்றீட்டைக் கொண்டுள்ளது. படம் 1 இல், உற்பத்தியின் MS மதிப்பு 3.0 ஆகும்.

கோட்பாட்டளவில், MS மதிப்புக்கு மேல் வரம்பு இல்லை. ஒவ்வொரு குளுக்கோஸ் வளையக் குழுவிலும் மாற்றீட்டின் அளவின் டி.எஸ் மதிப்பு தெரிந்தால், ஈதர் பக்க செயின்சோம் உற்பத்தியாளர்களின் சராசரி சங்கிலி நீளம் பெரும்பாலும் டி.எஸ் மற்றும் எம்.எஸ் மதிப்புகளுக்கு பதிலாக மாற்று நிலை மற்றும் பட்டம் ஆகியவற்றைக் குறிக்க வெவ்வேறு ஈதரிஃபிகேஷன் குழுக்களின் (-OC3 அல்லது -OC2H4OH போன்ற) வெகுஜனப் பகுதியை (WT%) பயன்படுத்துகிறது. ஒவ்வொரு குழுவின் வெகுஜன பகுதியையும் அதன் டி.எஸ் அல்லது எம்.எஸ் மதிப்பையும் எளிய கணக்கீடு மூலம் மாற்றலாம்.

பெரும்பாலான செல்லுலோஸ் ஈத்தர்கள் நீரில் கரையக்கூடிய பாலிமர்கள், மேலும் சில கரிம கரைப்பான்களில் ஓரளவு கரையக்கூடியவை. செல்லுலோஸ் ஈதர் அதிக செயல்திறன், குறைந்த விலை, எளிதான செயலாக்கம், குறைந்த நச்சுத்தன்மை மற்றும் பல்வேறு வகைகளின் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் தேவை மற்றும் பயன்பாட்டு புலங்கள் இன்னும் விரிவடைந்து வருகின்றன. ஒரு துணை முகவராக, செல்லுலோஸ் ஈதர் தொழில்துறையின் பல்வேறு துறைகளில் சிறந்த பயன்பாட்டு திறனைக் கொண்டுள்ளது. MS/DS ஆல் பெறலாம்.

செல்லுலோஸ் ஈத்தர்கள் மாற்றீடுகளின் வேதியியல் கட்டமைப்பின் படி அனானிக், கேஷனிக் மற்றும் அயோனிக் ஈத்தர்களாக வகைப்படுத்தப்படுகின்றன. பயனற்ற ஈத்தர்களை நீரில் கரையக்கூடிய மற்றும் எண்ணெய் கரையக்கூடிய பொருட்களாக பிரிக்கலாம்.

தொழில்மயமாக்கப்பட்ட தயாரிப்புகள் அட்டவணை 1 இன் மேல் பகுதியில் பட்டியலிடப்பட்டுள்ளன. அட்டவணை 1 இன் கீழ் பகுதி சில அறியப்பட்ட ஈதரிஃபிகேஷன் குழுக்களை பட்டியலிடுகிறது, அவை இன்னும் முக்கியமான வணிக தயாரிப்புகளாக மாறவில்லை.

கலப்பு ஈதர் மாற்றீடுகளின் சுருக்கமான வரிசையை அகர வரிசைப்படி அல்லது அந்தந்த டி.எஸ் (எம்.எஸ்) இன் படி பெயரிடலாம், எடுத்துக்காட்டாக, 2-ஹைட்ராக்ஸீதில் மெத்தில்செல்லுலோஸுக்கு, சுருக்கம் ஹெம்ப் ஆகும், மேலும் இது மெத்தில் மாற்றீட்டை முன்னிலைப்படுத்த எம்.எச்.இ.சி ஆகவும் எழுதப்படலாம்.

செல்லுலோஸில் உள்ள ஹைட்ராக்சைல் குழுக்கள் ஈத்தரிஃபிகேஷன் முகவர்களால் எளிதில் அணுக முடியாது, மேலும் ஈத்தரிஃபிகேஷன் செயல்முறை பொதுவாக கார நிலைமைகளின் கீழ் மேற்கொள்ளப்படுகிறது, பொதுவாக NaOH அக்வஸ் கரைசலின் ஒரு குறிப்பிட்ட செறிவைப் பயன்படுத்துகிறது. செல்லுலோஸ் முதலில் NaOH அக்வஸ் கரைசலுடன் வீங்கிய ஆல்காலி செல்லுலோஸாக உருவாகிறது, பின்னர் ஈதரிஃபிகேஷன் முகவருடன் ஈதரிஃபிகேஷன் எதிர்வினைக்கு உட்படுகிறது. கலப்பு ஈத்தர்களின் உற்பத்தி மற்றும் தயாரிப்பின் போது, ​​பல்வேறு வகையான ஈதரிஃபிகேஷன் முகவர்கள் ஒரே நேரத்தில் பயன்படுத்தப்பட வேண்டும், அல்லது ஈத்தரிஃபிகேஷன் படிப்படியாக இடைப்பட்ட உணவு மூலம் (தேவைப்பட்டால்) மேற்கொள்ளப்பட வேண்டும். செல்லுலோஸின் ஈத்தரிஃபிகேஷனில் நான்கு எதிர்வினை வகைகள் உள்ளன, அவை எதிர்வினை சூத்திரத்தால் சுருக்கமாகக் கூறப்படுகின்றன (செல்லுலோசிக் செல்-ஓஹெச் மூலம் மாற்றப்படுகிறது) பின்வருமாறு:

சமன்பாடு (1) வில்லியம்சன் ஈதரிஃபிகேஷன் எதிர்வினையை விவரிக்கிறது. ஆர்எக்ஸ் ஒரு கனிம அமில எஸ்டர், மற்றும் எக்ஸ் என்பது ஹாலோஜன் பி.ஆர், சி.எல் அல்லது சல்பூரிக் அமிலம் எஸ்டர் ஆகும். குளோரைடு ஆர்-சி.எல் பொதுவாக தொழில்துறையில் பயன்படுத்தப்படுகிறது, எடுத்துக்காட்டாக, மீதில் குளோரைடு, எத்தில் குளோரைடு அல்லது குளோரோஅசெடிக் அமிலம். இத்தகைய எதிர்வினைகளில் அடித்தளத்தின் ஸ்டோச்சியோமெட்ரிக் அளவு நுகரப்படுகிறது. தொழில்மயமாக்கப்பட்ட செல்லுலோஸ் ஈதர் தயாரிப்புகள் மெத்தில் செல்லுலோஸ், எத்தில் செல்லுலோஸ் மற்றும் கார்பாக்சிமெதில் செல்லுலோஸ் ஆகியவை வில்லியம்சன் ஈத்தரிஃபிகேஷன் எதிர்வினையின் தயாரிப்புகள்.

எதிர்வினை சூத்திரம் (2) என்பது அடிப்படை-வினையூக்கிய எபோக்சைடுகளின் (ஆர் = எச், சிஎச் 3, அல்லது சி 2 எச் 5 போன்றவை) மற்றும் செல்லுலோஸ் மூலக்கூறுகளில் ஹைட்ராக்சைல் குழுக்கள் ஆகியவற்றின் கூடுதல் எதிர்வினை ஆகும். எதிர்வினையின் போது புதிய ஹைட்ராக்சைல் குழுக்கள் உருவாக்கப்படுவதால் இந்த எதிர்வினை தொடர வாய்ப்புள்ளது, இது ஒலிகோல்கைலெதிலீன் ஆக்சைடு பக்க சங்கிலிகளை உருவாக்க வழிவகுக்கிறது: 1-அசிரிடின் (அஸிரிடின்) உடனான ஒத்த எதிர்வினை அமினோஎதில் ஈதர்: செல்-ஓ-சி 2-சி-என்ஹெச் 2 ஐ உருவாக்கும். ஹைட்ராக்ஸீதில் செல்லுலோஸ், ஹைட்ராக்ஸிபிரோபில் செல்லுலோஸ் மற்றும் ஹைட்ராக்ஸிபியூட்டில் செல்லுலோஸ் போன்ற தயாரிப்புகள் அனைத்தும் அடிப்படை-வினையூக்கிய எபோக்சைடனின் தயாரிப்புகள்.

எதிர்வினை சூத்திரம் (3) என்பது அல்கலைன் ஊடகத்தில் செயலில் இரட்டை பிணைப்புகளைக் கொண்ட செல்-OH மற்றும் கரிம சேர்மங்களுக்கு இடையிலான எதிர்வினை, y என்பது CN, CONH2, அல்லது SO3-NA+போன்ற எலக்ட்ரான்-இலகுவான குழுவாகும். இன்று இந்த வகை எதிர்வினை தொழில்துறை ரீதியாக அரிதாகவே பயன்படுத்தப்படுகிறது.

எதிர்வினை சூத்திரம் (4), டயஸோல்கேனுடன் ஈதரிஃபிகேஷன் இன்னும் தொழில்மயமாக்கப்படவில்லை.

1. செல்லுலோஸ் ஈத்தர்களின் வகைகள்

செல்லுலோஸ் ஈதர் மோனோதர் அல்லது கலப்பு ஈதராக இருக்கலாம், மேலும் அதன் பண்புகள் வேறுபட்டவை. ஹைட்ராக்ஸீதில் குழுக்கள் போன்ற செல்லுலோஸ் மேக்ரோமிகுலூலில் குறைந்த-பதிலீடு செய்யப்பட்ட ஹைட்ரோஃபிலிக் குழுக்கள் உள்ளன, அவை ஒரு குறிப்பிட்ட அளவிலான நீர் கரைதிறனுடன் உற்பத்தியை வழங்க முடியும், அதே நேரத்தில் மெத்தில், எத்தில் போன்ற ஹைட்ரோபோபிக் குழுக்களுக்கு, மிதமான மாற்றீடு அதிக அளவு உற்பத்திக்கு ஒரு குறிப்பிட்ட நீர் கரையோரம் அல்லது குறைந்த-சப்ஸ்டிடில் உள்ள உற்பத்தியில் மட்டுமே வழங்க முடியும். செல்லுலோஸ் ஈத்தர்களின் பண்புகள் குறித்த ஆழமான ஆராய்ச்சியுடன், புதிய செல்லுலோஸ் ஈத்தர்கள் மற்றும் அவற்றின் பயன்பாட்டுத் துறைகள் தொடர்ந்து உருவாக்கப்பட்டு உற்பத்தி செய்யப்படும், மேலும் மிகப்பெரிய உந்து சக்தி பரந்த மற்றும் தொடர்ச்சியாக சுத்திகரிக்கப்பட்ட பயன்பாட்டு சந்தை ஆகும்.

கரைதிறன் பண்புகளில் கலப்பு ஈத்தர்களில் குழுக்களின் செல்வாக்கின் பொதுவான சட்டம்:

1) ஈதரின் ஹைட்ரோபோபசிட்டியை அதிகரிக்கவும், ஜெல் புள்ளியைக் குறைக்கவும் உற்பத்தியில் ஹைட்ரோபோபிக் குழுக்களின் உள்ளடக்கத்தை அதிகரிக்கவும்;

2) ஹைட்ரோஃபிலிக் குழுக்களின் உள்ளடக்கத்தை (ஹைட்ராக்ஸீதில் குழுக்கள் போன்றவை) அதன் ஜெல் புள்ளியை அதிகரிக்கவும்;

3) ஹைட்ராக்ஸிபிரோபில் குழு சிறப்பு வாய்ந்தது, மற்றும் சரியான ஹைட்ராக்ஸிபிரோபிலேஷன் உற்பத்தியின் ஜெல் வெப்பநிலையைக் குறைக்கலாம், மேலும் நடுத்தர ஹைட்ராக்ஸிபிரோபிலேட்டட் உற்பத்தியின் ஜெல் வெப்பநிலை மீண்டும் உயரும், ஆனால் உயர் மட்ட மாற்றீடு அதன் ஜெல் புள்ளியைக் குறைக்கும்; ஹைட்ராக்ஸிபிரோபில் குழுவின் சிறப்பு கார்பன் சங்கிலி நீள அமைப்பு, குறைந்த-நிலை ஹைட்ராக்ஸிபிரோபிலேஷன், செல்லுலோஸ் மேக்ரோமிகுலூலில் உள்ள மூலக்கூறுகளில் மற்றும் இடையில் பலவீனமான ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் மற்றும் கிளை சங்கிலிகளில் ஹைட்ரோஃபிலிக் ஹைட்ராக்சைல் குழுக்கள் ஆகியவற்றின் காரணமாக காரணம். நீர் ஆதிக்கம் செலுத்துகிறது. மறுபுறம், மாற்றீடு அதிகமாக இருந்தால், பக்கக் குழுவில் பாலிமரைசேஷன் இருக்கும், ஹைட்ராக்சைல் குழுவின் ஒப்பீட்டு உள்ளடக்கம் குறையும், ஹைட்ரோபோபசிட்டி அதிகரிக்கும், அதற்கு பதிலாக கரைதிறன் குறைக்கப்படும்.

உற்பத்தி மற்றும் ஆராய்ச்சிசெல்லுலோஸ் ஈதர்ஒரு நீண்ட வரலாறு உள்ளது. 1905 ஆம் ஆண்டில், சூடா முதன்முதலில் செல்லுலோஸின் ஈதரிகேஷனை அறிவித்தார், இது டைமிதில் சல்பேட்டுடன் மெத்திலேட்டட் செய்யப்பட்டது. நீரில் கரையக்கூடிய அல்லது எண்ணெயில் கரையக்கூடிய செல்லுலோஸ் ஈத்தர்களுக்காக லிலியன்ஃபெல்ட் (1912), ட்ரேஃபஸ் (1914) மற்றும் லியூச்ஸ் (1920) ஆகியோரால் நொனியோனிக் அல்கைல் ஈத்தர்கள் காப்புரிமை பெற்றன. 1921 ஆம் ஆண்டில் புச்ச்லர் மற்றும் கோம்பெர்க் பென்சில் செல்லுலோஸை தயாரித்தனர், கார்பாக்சிமெதில் செல்லுலோஸ் முதன்முதலில் 1918 ஆம் ஆண்டில் ஜான்சனால் தயாரிக்கப்பட்டது, மற்றும் 1920 ஆம் ஆண்டில் ஹூபர்ட் ஹைட்ராக்ஸீதில் செல்லுலோஸை உற்பத்தி செய்தார். 1920 களின் முற்பகுதியில், கார்பாக்சிமெதில்செல்லுலோஸ் ஜெர்மனியில் வணிகமயமாக்கப்பட்டது. 1937 முதல் 1938 வரை, எம்.சி மற்றும் ஹெச்.இ.சியின் தொழில்துறை உற்பத்தி அமெரிக்காவில் உணரப்பட்டது. 1945 ஆம் ஆண்டில் ஸ்வீடன் நீரில் கரையக்கூடிய EHEC உற்பத்தியைத் தொடங்கியது. 1945 க்குப் பிறகு, செல்லுலோஸ் ஈதரின் உற்பத்தி மேற்கு ஐரோப்பா, அமெரிக்கா மற்றும் ஜப்பானில் வேகமாக விரிவடைந்தது. 1957 ஆம் ஆண்டின் இறுதியில், சீனா சி.எம்.சி முதன்முதலில் ஷாங்காய் செல்லுலாய்டு தொழிற்சாலையில் உற்பத்தியில் சேர்க்கப்பட்டது. 2004 ஆம் ஆண்டளவில், எனது நாட்டின் உற்பத்தி திறன் 30,000 டன் அயனி ஈதர் மற்றும் 10,000 டன் அயனி அல்லாத ஈதர் ஆகும். 2007 ஆம் ஆண்டளவில், இது 100,000 டன் அயனி ஈதர் மற்றும் 40,000 டன் நொனியோனிக் ஈதரை எட்டும். உள்நாட்டிலும் வெளிநாட்டிலும் உள்ள கூட்டு தொழில்நுட்ப நிறுவனங்களும் தொடர்ந்து உருவாகி வருகின்றன, மேலும் சீனாவின் செல்லுலோஸ் ஈதர் உற்பத்தி திறன் மற்றும் தொழில்நுட்ப நிலை தொடர்ந்து மேம்பட்டு வருகின்றன.

சமீபத்திய ஆண்டுகளில், பல செல்லுலோஸ் மோனோதர்கள் மற்றும் வெவ்வேறு டிஎஸ் மதிப்புகள், பிசணிகள், தூய்மை மற்றும் வானியல் பண்புகள் கொண்ட கலப்பு ஈத்தர்கள் தொடர்ந்து உருவாக்கப்பட்டுள்ளன. தற்போது, ​​செல்லுலோஸ் ஈதர்ஸ் துறையில் வளர்ச்சியின் கவனம் மேம்பட்ட உற்பத்தி தொழில்நுட்பம், புதிய தயாரிப்பு தொழில்நுட்பம், புதிய உபகரணங்கள், புதிய தயாரிப்புகள், உயர்தர தயாரிப்புகள் மற்றும் முறையான தயாரிப்புகளை தொழில்நுட்ப ரீதியாக ஆராய்ச்சி செய்ய வேண்டும்.