โครงสร้างของเซลลูโลสอีเทอร์

โครงสร้างทั่วไปของสองเซลลูโลสอีเธอร์จะแสดงในรูปที่ 1.1 และ 1.2 องุ่นที่ผ่านการทำให้แห้งด้วย β-D แต่ละโมเลกุลของเซลลูโลส

หน่วยน้ำตาล (หน่วยซ้ำของเซลลูโลส) จะถูกแทนที่ด้วยกลุ่มอีเธอร์หนึ่งกลุ่มที่ตำแหน่ง C(2), C(3) และ C(6) กล่าวคือ สูงสุดสามกลุ่ม

กลุ่มอีเธอร์ เนื่องจากมีกลุ่มไฮดรอกซิลอยู่ โมเลกุลขนาดใหญ่ของเซลลูโลสจึงมีพันธะไฮโดรเจนภายในโมเลกุลและระหว่างโมเลกุล ซึ่งยากต่อการละลายในน้ำ

และยากที่จะละลายในตัวทำละลายอินทรีย์เกือบทั้งหมด อย่างไรก็ตาม หลังจากการทำอีเทอร์ริฟิเคชันเซลลูโลส กลุ่มอีเทอร์จะถูกนำเข้าสู่ห่วงโซ่โมเลกุล

ด้วยวิธีนี้ พันธะไฮโดรเจนภายในและระหว่างโมเลกุลของเซลลูโลสจะถูกทำลาย และปรับปรุงคุณสมบัติชอบน้ำ ทำให้สามารถปรับปรุงความสามารถในการละลายได้

ปรับปรุงดีขึ้นมาก ในจำนวนนี้ รูปที่ 1.1 เป็นโครงสร้างทั่วไปของหน่วยแอนไฮโดรกลูโคสสองหน่วยของโซ่โมเลกุลอีเธอร์เซลลูโลส R1-R6=H

หรือสารทดแทนอินทรีย์ 1.2 เป็นเศษของโซ่โมเลกุลคาร์บอกซีเมทิลไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส ระดับการแทนที่ของคาร์บอกซีเมทิลคือ 0.5,4

ระดับการแทนที่ของไฮดรอกซีเอทิลคือ 2.0 และระดับการแทนที่โมลาร์คือ 3.0

สำหรับสารทดแทนเซลลูโลสแต่ละชนิด ปริมาณอีเทอร์ริฟิเคชันทั้งหมดสามารถแสดงเป็นระดับการทดแทน (DS) ที่ทำจากเส้นใย

จากโครงสร้างของโมเลกุลพื้นฐานจะเห็นได้ว่าระดับการแทนที่มีตั้งแต่ 0-3 นั่นคือแต่ละวงแหวนของหน่วยแอนไฮโดรกลูโคสของเซลลูโลส

จำนวนเฉลี่ยของกลุ่มไฮดรอกซิลที่ถูกแทนที่ด้วยกลุ่มอีเธอร์ริฟายเออร์ของสารอีเธอร์ริฟายเออร์ เนื่องจากกลุ่มไฮดรอกซีอัลคิลของเซลลูโลส การแทนที่ของมัน

ควรเริ่มกระบวนการอีเทอร์ใหม่จากกลุ่มไฮดรอกซิลอิสระใหม่ ดังนั้น ระดับการแทนที่ของอีเทอร์เซลลูโลสประเภทนี้จึงสามารถแสดงเป็นโมลได้

ระดับการทดแทน (MS) ระดับการทดแทนโมลาร์ที่เรียกว่านี้บ่งชี้ปริมาณของสารอีเทอร์ริฟายเออร์ที่เติมลงในเซลลูโลสแอนไฮโดรกลูโคสแต่ละหน่วย

มวลเฉลี่ยของสารตั้งต้น

1 โครงสร้างทั่วไปของหน่วยกลูโคส

2 เศษโซ่โมเลกุลเซลลูโลสอีเธอร์

1.2.2 การจำแนกประเภทของเซลลูโลสอีเทอร์

ไม่ว่าเซลลูโลสอีเธอร์จะเป็นอีเธอร์เดี่ยวหรืออีเธอร์ผสม คุณสมบัติของมันจะแตกต่างกันเล็กน้อย โมเลกุลขนาดใหญ่ของเซลลูโลส

หากกลุ่มไฮดรอกซิลของวงแหวนหน่วยถูกแทนที่ด้วยกลุ่มที่ชอบน้ำ ผลิตภัณฑ์จะมีระดับการแทนที่ที่ต่ำกว่าภายใต้เงื่อนไขที่มีระดับการแทนที่ที่ต่ำกว่า

มันมีความสามารถในการละลายน้ำได้ในระดับหนึ่ง แต่ถ้าถูกแทนที่ด้วยกลุ่มที่ไม่ชอบน้ำ ผลิตภัณฑ์จะมีระดับการแทนที่ในระดับหนึ่งก็ต่อเมื่อระดับการแทนที่อยู่ในระดับปานกลางเท่านั้น

ผลิตภัณฑ์อีเทอร์ริฟิเคชันเซลลูโลสที่ละลายน้ำได้และมีการทดแทนน้อยกว่าจะพองตัวในน้ำเท่านั้น หรือละลายในสารละลายด่างที่มีความเข้มข้นน้อยกว่า

กลาง.

ตามประเภทของสารแทนที่ เซลลูโลสอีเธอร์สามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภท คือ กลุ่มอัลคิล เช่น เมทิลเซลลูโลส เอทิลเซลลูโลส

ไฮดรอกซีอัลคิล เช่น ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส ไฮดรอกซีโพรพิลเซลลูโลส อื่นๆ เช่น คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส เป็นต้น หากเกิดการแตกตัวเป็นไอออน

การจำแนกประเภท เซลลูโลสอีเธอร์สามารถแบ่งได้เป็น ไอออนิก เช่น คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส ไม่เป็นไอออนิก เช่น ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส ผสม

ประเภท เช่น ไฮดรอกซีเอทิลคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส ตามการจำแนกประเภทความสามารถในการละลาย เซลลูโลสสามารถแบ่งได้เป็น ละลายน้ำได้ เช่น คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส

ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส; ไม่ละลายน้ำ เช่น เมทิลเซลลูโลส เป็นต้น

1.2.3 คุณสมบัติและการใช้งานของเซลลูโลสอีเธอร์

เซลลูโลสอีเธอร์เป็นผลิตภัณฑ์ชนิดหนึ่งที่ผ่านกระบวนการปรับเปลี่ยนเซลลูโลสอีเธอร์ และเซลลูโลสอีเธอร์มีคุณสมบัติที่สำคัญมากมาย เช่น

มีคุณสมบัติในการสร้างฟิล์มที่ดี เมื่อเป็นวัสดุพิมพ์ มีคุณสมบัติละลายน้ำได้ดี มีคุณสมบัติเพิ่มความข้น กักเก็บน้ำ และมีความคงตัว

5

อีเธอร์ธรรมดาไม่มีกลิ่น ไม่เป็นพิษ และมีความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่ดี ในจำนวนนั้น คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส (CMC) มี "โมโนโซเดียมกลูตาเมตสำหรับอุตสาหกรรม"

ชื่อเล่น.

1.2.3.1 การก่อตัวของฟิล์ม

ระดับของอีเธอร์ของเซลลูโลสอีเธอร์มีอิทธิพลอย่างมากต่อคุณสมบัติในการสร้างฟิล์ม เช่น ความสามารถในการสร้างฟิล์มและความแข็งแรงในการยึดเกาะ เซลลูโลสอีเธอร์

เนื่องจากมีความแข็งแรงเชิงกลที่ดีและเข้ากันได้ดีกับเรซินต่างๆ จึงสามารถใช้ในฟิล์มพลาสติก กาว และวัสดุอื่นๆ ได้

การเตรียมวัสดุ

1.2.3.2 ความสามารถในการละลาย

เนื่องจากมีกลุ่มไฮดรอกซิลจำนวนมากบนวงแหวนของหน่วยกลูโคสที่มีออกซิเจน เซลลูโลสอีเธอร์จึงละลายน้ำได้ดีขึ้น

ขึ้นอยู่กับสารทดแทนเซลลูโลสอีเธอร์และระดับของการทดแทน ยังมีการคัดเลือกที่แตกต่างกันสำหรับตัวทำละลายอินทรีย์ด้วย

1.2.3.3 การทำให้ข้น

เซลลูโลสอีเธอร์ละลายในสารละลายน้ำในรูปของคอลลอยด์ ซึ่งระดับของการโพลีเมอไรเซชันของเซลลูโลสอีเธอร์จะกำหนดเซลลูโลส

ความหนืดของสารละลายอีเธอร์ แตกต่างจากของเหลวแบบนิวโทเนียน ความหนืดของสารละลายอีเธอร์เซลลูโลสจะเปลี่ยนแปลงตามแรงเฉือน และ

เนื่องจากโครงสร้างของโมเลกุลขนาดใหญ่ ความหนืดของสารละลายจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อปริมาณของแข็งของเซลลูโลสอีเธอร์เพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม ความหนืดของสารละลาย

ความหนืดยังลดลงอย่างรวดเร็วเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น [33]

1.2.3.4 ความสามารถในการย่อยสลาย

เมื่อละลายสารละลายเซลลูโลสอีเธอร์ในน้ำเป็นระยะเวลาหนึ่ง แบคทีเรียจะเจริญเติบโต จึงสร้างแบคทีเรียเอนไซม์ขึ้นมา และทำลายเฟสเซลลูโลสอีเธอร์

พันธะหน่วยกลูโคสที่ไม่ได้ทดแทนที่อยู่ติดกันจะลดมวลโมเลกุลสัมพันธ์ของโมเลกุลขนาดใหญ่ ดังนั้น เซลลูโลสอีเทอร์

การถนอมอาหารด้วยสารละลายในน้ำต้องเติมสารกันเสียในปริมาณหนึ่งลงไป

นอกจากนี้ เซลลูโลสอีเธอร์ยังมีคุณสมบัติพิเศษอื่นๆ อีกมากมาย เช่น กิจกรรมพื้นผิว กิจกรรมไอออน ความเสถียรของโฟม และสารเติมแต่ง

การกระทำของเจล เนื่องจากคุณสมบัติเหล่านี้ เซลลูโลสอีเธอร์จึงถูกนำมาใช้ในสิ่งทอ กระดาษ ผงซักฟอกสังเคราะห์ เครื่องสำอาง อาหาร ยา

ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในหลายสาขา

1.3 บทนำเกี่ยวกับวัตถุดิบจากพืช

จากภาพรวมของเซลลูโลสอีเธอร์ 1.2 จะเห็นได้ว่าวัตถุดิบสำหรับการเตรียมเซลลูโลสอีเธอร์นั้นส่วนใหญ่เป็นเซลลูโลสฝ้าย และเนื้อหาหนึ่งของหัวข้อนี้

เป็นการใช้เซลลูโลสที่สกัดจากวัตถุดิบพืชมาทดแทนเซลลูโลสฝ้ายเพื่อเตรียมเซลลูโลสอีเธอร์ ต่อไปนี้คือคำอธิบายสั้นๆ เกี่ยวกับพืช

วัสดุ.

เนื่องจากทรัพยากรทั่วไป เช่น น้ำมัน ถ่านหิน และก๊าซธรรมชาติ กำลังลดน้อยลง การพัฒนาผลิตภัณฑ์ต่างๆ ที่ใช้ทรัพยากรเหล่านี้ เช่น เส้นใยสังเคราะห์และแผ่นใย ก็จะถูกจำกัดมากขึ้นเช่นกัน ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของสังคมและประเทศต่างๆ ทั่วโลก (โดยเฉพาะ

เป็นประเทศที่พัฒนาแล้วซึ่งให้ความสำคัญต่อปัญหามลภาวะสิ่งแวดล้อมเป็นอย่างมาก เซลลูโลสจากธรรมชาติมีคุณสมบัติย่อยสลายได้ทางชีวภาพและประสานงานกับสิ่งแวดล้อมได้ดี

มันจะกลายเป็นแหล่งวัตถุดิบเส้นใยหลักอย่างค่อยเป็นค่อยไป