سیلولوز ایتھرز کی ساخت اور اقسام کیا ہیں؟

1. سیلولوز ایتھر کی ساخت اور تیاری کا اصول

چترا 1 سیلولوز ایتھرز کی مخصوص ساخت کو ظاہر کرتا ہے۔ ہر BD-Enhydroglucose یونٹ (سیلولوز کی دہرانے والی یونٹ) C (2) ، C (3) اور C (6) پوزیشنوں پر ایک گروپ کی جگہ لیتا ہے ، یعنی ، تین ایتھر گروپوں تک ہوسکتا ہے۔ انٹرا چین اور انٹر چین ہائیڈروجن بانڈز کی وجہ سےسیلولوز میکروومولیکولس، پانی اور تقریبا تمام نامیاتی سالوینٹس میں تحلیل کرنا مشکل ہے۔ ایتھریشن کے ذریعہ ایتھر گروپوں کا تعارف انٹرمولیکولر اور انٹرمولیکولر ہائیڈروجن بانڈز کو ختم کرتا ہے ، اس کی ہائیڈرو فیلیسیٹی کو بہتر بناتا ہے ، اور واٹر میڈیا میں اس کی گھلنشیلتا کو بہت بہتر بناتا ہے۔

عام طور پر ایتھریٹڈ متبادل کم مالیکیولر وزن الکوکسی گروپس (1 سے 4 کاربن ایٹم) یا ہائڈروکسیئلکل گروپ ہیں ، جو اس کے بعد دوسرے فنکشنل گروپس جیسے کاربوکسائل ، ہائڈروکسل یا امینو گروپس کے ذریعہ تبدیل ہوسکتے ہیں۔ متبادل ایک ، دو یا زیادہ مختلف قسم کے ہوسکتے ہیں۔ سیلولوز میکرومولیکولر چین کے ساتھ ساتھ ، ہر گلوکوز یونٹ کے سی (2) ، سی (3) اور سی (6) پر ہائیڈروکسیل گروپس مختلف تناسب میں تبدیل کیے جاتے ہیں۔ سختی سے بولنے کے بعد ، سیلولوز ایتھر عام طور پر ایک قطعی کیمیائی ڈھانچہ نہیں رکھتے ہیں ، سوائے ان مصنوعات کے جو مکمل طور پر ایک قسم کے گروپ کے ذریعہ تبدیل ہوتے ہیں (تینوں ہائیڈروکسل گروپوں کو متبادل بنایا جاتا ہے)۔ ان مصنوعات کو صرف لیبارٹری تجزیہ اور تحقیق کے لئے استعمال کیا جاسکتا ہے ، اور اس کی کوئی تجارتی قیمت نہیں ہے۔

(a) سیلولوز ایتھر سالماتی چین ، R1 ~ R6 = H ، یا نامیاتی متبادل کے دو اینہائڈرگلوکوز یونٹوں کا عمومی ڈھانچہ ؛

(b) کاربوکسیمیتھیل کا ایک سالماتی چین کا ٹکڑاہائیڈروکسیتھیل سیلولوز، کاربوکسیمیتھیل کے متبادل کی ڈگری 0.5 ہے ، ہائیڈروکسیتھیل کے متبادل کی ڈگری 2.0 ہے ، اور داڑھ کے متبادل کی ڈگری 3.0 ہے۔ یہ ڈھانچہ ایتھرڈ گروپس کے اوسط متبادل کی سطح کی نمائندگی کرتا ہے ، لیکن متبادل حقیقت میں بے ترتیب ہیں۔

ہر متبادل کے ل e ، ایتھریشن کی کل رقم کا اظہار متبادل DS ویلیو کی ڈگری کے ذریعہ کیا جاتا ہے۔ ڈی ایس کی حد 0 ~ 3 ہے ، جو ہر ایک اینہائڈرگلوکوز یونٹ پر ایتھیفیکیشن گروپس کی جگہ ہائڈروکسل گروپوں کی اوسط تعداد کے برابر ہے۔

ہائڈروکسیلکل سیلولوز ایتھرس کے ل the ، متبادل کے رد عمل سے نئے مفت ہائیڈروکسیل گروپس سے ایتھیفیکیشن شروع ہوجائے گی ، اور متبادل کی ڈگری ایم ایس ویلیو کے ذریعہ کی جاسکتی ہے ، یعنی متبادل کی داڑھ کی ڈگری۔ یہ ہر اینہائڈرگلوکوز یونٹ میں شامل ایتھرائیکنگ ایجنٹ ری ایکٹنٹ کے اوسط تعداد کی نمائندگی کرتا ہے۔ ایک عام ری ایکٹنٹ ایتھیلین آکسائڈ ہے اور اس کی مصنوعات میں ہائیڈروکسیٹیل متبادل ہے۔ چترا 1 میں ، مصنوع کی ایم ایس ویلیو 3.0 ہے۔

نظریاتی طور پر ، ایم ایس ویلیو کی کوئی اوپری حد نہیں ہے۔ اگر ہر گلوکوز رنگ گروپ میں متبادل کی ڈگری کی ڈی ایس ویلیو معلوم ہوجائے تو ، ایتھر سائیڈ چینزم مینوفیکچررز کی اوسط چین کی لمبائی بھی اکثر مختلف ایتھیفیکیشن گروپس (جیسے -och3 یا -oc2H4OH) کے بڑے پیمانے پر حص raction ہ (WT ٪) استعمال کرتی ہے۔ ڈی ایس اور ایم ایس اقدار کے بجائے متبادل کی سطح اور ڈگری کی نمائندگی کرنا۔ ہر گروپ کے بڑے پیمانے پر حصہ اور اس کے ڈی ایس یا ایم ایس ویلیو کو سادہ حساب کتاب کے ذریعہ تبدیل کیا جاسکتا ہے۔

زیادہ تر سیلولوز ایتھر پانی میں گھلنشیل پولیمر ہیں ، اور کچھ نامیاتی سالوینٹس میں جزوی طور پر گھلنشیل بھی ہیں۔ سیلولوز ایتھر میں اعلی کارکردگی ، کم قیمت ، آسان پروسیسنگ ، کم زہریلا اور وسیع اقسام کی خصوصیات ہیں ، اور طلب اور درخواست کے شعبے اب بھی پھیل رہے ہیں۔ معاون ایجنٹ کی حیثیت سے ، سیلولوز ایتھر کی صنعت کے مختلف شعبوں میں اطلاق کی بڑی صلاحیت موجود ہے۔ ایم ایس/ڈی ایس کے ذریعہ حاصل کیا جاسکتا ہے۔

سیلولوز ایتھرز کو متبادل کے کیمیائی ڈھانچے کے مطابق درجہ بندی کیا جاتا ہے۔ نونونک ایتھرز کو پانی میں گھلنشیل اور تیل میں گھلنشیل مصنوعات میں تقسیم کیا جاسکتا ہے۔

جن مصنوعات کو صنعتی بنایا گیا ہے وہ ٹیبل 1 کے اوپری حصے میں درج ہیں۔ ٹیبل 1 کے نچلے حصے میں کچھ مشہور ایتھیفیکیشن گروپس کی فہرست دی گئی ہے ، جو ابھی تک اہم تجارتی مصنوعات نہیں بن پائے ہیں۔

مخلوط ایتھر متبادلات کے مخفف آرڈر کا نام حروف تہجی کے آرڈر یا متعلقہ DS (MS) کی سطح کے مطابق رکھا جاسکتا ہے ، مثال کے طور پر ، 2-hydroxyethyl میتھیل سیلولوز کے لئے ، مخفف ہیمک ہے ، اور اسے MHEC کے طور پر بھی لکھا جاسکتا ہے۔ میتھیل متبادل کو اجاگر کریں۔

سیلولوز پر ہائیڈروکسیل گروپس ایتھیفیکیشن ایجنٹوں کے ذریعہ آسانی سے قابل رسائی نہیں ہوتے ہیں ، اور ایتھیفیکیشن کا عمل عام طور پر الکلائن کے حالات میں ہوتا ہے ، عام طور پر NaOH پانی کے حل کی ایک خاص حراستی کا استعمال کرتے ہوئے۔ سیلولوز سب سے پہلے NaOH آبی حل کے ساتھ سوجن الکالی سیلولوز میں تشکیل دیا گیا ہے ، اور پھر ایتھیفیکیشن ایجنٹ کے ساتھ ایتھیفیکیشن رد عمل سے گزرتا ہے۔ مخلوط ایتھرز کی تیاری اور تیاری کے دوران ، ایک ہی وقت میں مختلف قسم کے ایتھیفیکیشن ایجنٹوں کا استعمال کیا جانا چاہئے ، یا وقفے وقفے سے کھانا کھلانے (اگر ضروری ہو تو) قدم بہ قدم اٹھانا چاہئے۔ سیلولوز کے ایتھریشن میں چار رد عمل کی اقسام ہیں ، جن کا خلاصہ رد عمل کے فارمولے (سیلولوزک کی جگہ سیل او ایچ) کے ذریعہ کیا گیا ہے۔

مساوات (1) ولیمسن ایتھیفیکیشن کے رد عمل کو بیان کرتی ہے۔ آر ایکس ایک غیر نامیاتی ایسڈ ایسٹر ہے ، اور ایکس ہالوجن بی آر ، سی ایل یا سلفورک ایسڈ ایسٹر ہے۔ کلورائد R-CL عام طور پر صنعت میں استعمال ہوتا ہے ، مثال کے طور پر ، میتھیل کلورائد ، ایتھیل کلورائد یا کلوروسیٹک ایسڈ۔ اس طرح کے رد عمل میں بیس کی ایک اسٹوچومیومیٹرک مقدار کھائی جاتی ہے۔ صنعتی سیلولوز ایتھر کی مصنوعات میتھیل سیلولوز ، ایتھیل سیلولوز اور کاربوکسیمیتھیل سیلولوز ولیمسن ایتھریشن رد عمل کی مصنوعات ہیں۔

رد عمل کا فارمولا (2) بیس کیٹلیزڈ ایپوکسائڈس (جیسے R = H ، CH3 ، یا C2H5) اور سیلولوز انووں پر ہائڈروکسیل گروپس کا اضافی رد عمل ہے جس کی بنیاد استعمال کیے بغیر سیلولوز انووں پر ہے۔ یہ رد عمل جاری رہنے کا امکان ہے کیونکہ رد عمل کے دوران نئے ہائڈروکسل گروپس تیار کیے جاتے ہیں ، جس کی وجہ سے اولیگوالکلیٹیلین آکسائڈ سائیڈ زنجیروں کی تشکیل ہوتی ہے: 1-Aziridine (Aziridine) کے ساتھ اسی طرح کا رد عمل امینویتھیل ایتھر کی تشکیل کرے گا: سیل-او-سی سی 2 سی ایچ 2-سی ایچ 2-سی ایچ 2-این ایچ 2 . ہائڈروکسیتھیل سیلولوز ، ہائڈروکسائپروپیل سیلولوز اور ہائیڈرو آکسیبٹائل سیلولوز جیسی مصنوعات بیس کیٹلیزڈ ایپوکسائڈیشن کی تمام مصنوعات ہیں۔

رد عمل کا فارمولا (3) سیل او ایچ اور نامیاتی مرکبات کے مابین رد عمل ہے جس میں الکلائن میڈیم میں فعال ڈبل بانڈز ہوتے ہیں ، Y ایک الیکٹران کو تبدیل کرنے والا گروپ ہے ، جیسے CN ، CONH2 ، یا SO3-NA+۔ آج اس قسم کا رد عمل صنعتی طور پر شاذ و نادر ہی استعمال ہوتا ہے۔

رد عمل کا فارمولا (4) ، ابھی تک ڈیازوالکین کے ساتھ ایتھیفیکیشن کو صنعتی نہیں بنایا گیا ہے۔

1. سیلولوز ایتھرز کی اقسام

سیلولوز ایتھر مونویتھر یا مخلوط ایتھر ہوسکتا ہے ، اور اس کی خصوصیات مختلف ہیں۔ سیلولوز میکروومولیکول پر کم متبادل ہائیڈرو فیلک گروپس موجود ہیں ، جیسے ہائیڈرو آکسیٹیل گروپس ، جو پانی کو گھلنشیلتا کی ایک خاص ڈگری کے ساتھ مصنوعات کی فراہمی کرسکتے ہیں ، جبکہ ہائڈرو فوبک گروپس ، جیسے میتھیل ، ایتھیل ، وغیرہ کے لئے ، صرف اعتدال پسند متبادل اعلی ڈگری کر سکتے ہیں۔ مصنوعات کو ایک مخصوص پانی میں گھلنشیلتا دیں ، اور کم متبادل مصنوعات صرف پانی میں پھول جاتی ہیں یا اسے الکلی کے پتلا حل میں تحلیل کیا جاسکتا ہے۔ سیلولوز ایتھرز کی خصوصیات پر گہرائی سے تحقیق کے ساتھ ، نئے سیلولوز ایتھرز اور ان کے اطلاق کے شعبوں کو مستقل طور پر تیار اور تیار کیا جائے گا ، اور سب سے بڑی ڈرائیونگ فورس وسیع اور مستقل طور پر بہتر ایپلی کیشن مارکیٹ ہے۔

محلولیت کی خصوصیات پر مخلوط ایتھرز میں گروپوں کے اثر و رسوخ کا عام قانون یہ ہے کہ:

1) ایتھر کی ہائیڈرو فوبیکیٹی کو بڑھانے اور جیل پوائنٹ کو کم کرنے کے لئے پروڈکٹ میں ہائیڈروفوبک گروپوں کے مواد میں اضافہ کریں۔

2) اس کے جیل پوائنٹ کو بڑھانے کے لئے ہائیڈرو فیلک گروپس (جیسے ہائیڈرو آکسیٹیل گروپس) کے مواد میں اضافہ کریں۔

3) ہائیڈروکسیپروپیل گروپ خاص ہے ، اور مناسب ہائیڈروکسیپروپیلیشن مصنوعات کے جیل درجہ حرارت کو کم کرسکتا ہے ، اور درمیانے ہائڈروکسیپروپیلیٹڈ مصنوعات کا جیل درجہ حرارت ایک بار پھر بڑھ جائے گا ، لیکن متبادل کی ایک اعلی سطح اس کے جیل پوائنٹ کو کم کردے گی۔ اس کی وجہ ہائیڈروکسیپروپائل گروپ ، نچلی سطح کے ہائیڈروکسائپروپیلیشن ، سیلولوز میکروومولیکول میں انووں میں اور اس کے درمیان کمزور ہائیڈروجن بانڈز ، اور شاخوں کی زنجیروں پر ہائیڈرو فیلک ہائیڈروکسیل گروپوں کے اندر اور اس کے درمیان خصوصی کاربن چین کی لمبائی کے ڈھانچے کی وجہ ہے۔ پانی غالب ہے۔ دوسری طرف ، اگر متبادل زیادہ ہے تو ، سائیڈ گروپ میں پولیمرائزیشن ہوگی ، ہائیڈروکسیل گروپ کا رشتہ دار مواد کم ہوجائے گا ، ہائیڈرو فوبیکیٹی میں اضافہ ہوگا ، اور اس کے بجائے گھلنشیلتا کم ہوجائے گا۔

کی پیداوار اور تحقیقسیلولوز ایتھرایک لمبی تاریخ ہے۔ 1905 میں ، سویڈا نے سب سے پہلے سیلولوز کی ایتھریشن کی اطلاع دی ، جو ڈیمیتھل سلفیٹ کے ساتھ میتھلیٹڈ تھا۔ نونونک الکل ایتھرس کو بالترتیب پانی میں گھلنشیل یا تیل میں گھلنشیل سیلولوز ایتھرس کے لئے لیلین فیلڈ (1912) ، ڈریفس (1914) اور لیچس (1920) نے پیٹنٹ کیا تھا۔ بوکلر اور گومبرگ نے 1921 میں بینزیل سیلولوز تیار کیا ، کاربوکسیمیتھیل سیلولوز پہلی بار 1918 میں جانسن نے تیار کیا تھا ، اور ہبرٹ نے 1920 کی دہائی کے اوائل میں ہائڈروکسیتھیل سیلولوز تیار کیا تھا۔ 1920 کی دہائی کے اوائل میں ، کاربوکسمیٹیل سیلولوز کو جرمنی میں تجارتی بنایا گیا تھا۔ 1937 سے 1938 تک ، ریاستہائے متحدہ میں ایم سی اور ایچ ای سی کی صنعتی پیداوار کا احساس ہوا۔ سویڈن نے 1945 میں پانی میں گھلنشیل EHEC کی پیداوار کا آغاز کیا۔ 1945 کے بعد ، مغربی یورپ ، ریاستہائے متحدہ اور جاپان میں سیلولوز ایتھر کی پیداوار تیزی سے پھیل گئی۔ 1957 کے آخر میں ، چین سی ایم سی کو پہلی بار شنگھائی سیلولائڈ فیکٹری میں تیار کیا گیا تھا۔ 2004 تک ، میرے ملک کی پیداواری صلاحیت 30،000 ٹن آئنک ایتھر اور 10،000 ٹن غیر آئنک ایتھر ہوگی۔ 2007 تک ، یہ 100،000 ٹن آئنک ایتھر اور 40،000 ٹن نونونک ایتھر تک پہنچ جائے گا۔ گھر اور بیرون ملک مشترکہ ٹکنالوجی کمپنیاں بھی مستقل طور پر ابھرتی رہتی ہیں ، اور چین کی سیلولوز ایتھر کی پیداواری صلاحیت اور تکنیکی سطح میں مسلسل بہتری آرہی ہے۔

حالیہ برسوں میں ، بہت سارے سیلولوز مونویتھرز اور مخلوط ایتھرس مختلف ڈی ایس اقدار ، ویسکوسیز ، پاکیزگی اور ریوولوجیکل خصوصیات کے ساتھ مستقل طور پر تیار کیے گئے ہیں۔ اس وقت ، سیلولوز ایتھرز کے شعبے میں ترقی کی توجہ کا مرکز جدید پروڈکشن ٹکنالوجی ، نئی تیاری کی ٹکنالوجی ، نئی سازوسامان ، نئی مصنوعات ، اعلی معیار کی مصنوعات اور منظم مصنوعات کو تکنیکی طور پر تحقیق کی جانی چاہئے۔