Cellulose Ether

genel bakış

Selüloz eter, çözünmeyen veya erimeyen bir polihidroksi polimer bileşiğidir. Eterifikasyondan sonra selüloz suda, seyreltik alkali çözeltilerde ve organik çözücülerde çözülebilir ve termoplastisiteye sahiptir.

N ature

Eterifikasyondan sonra selülozun çözünürlüğü önemli ölçüde değişti. Su, seyreltik asit, seyreltik alkali veya organik çözücü içinde çözülebilir.

Çözünürlük esas olarak üç faktöre bağlıdır:

Eterleştirme işlemi sırasında eklenen grupların özellikleri, giriş Grup ne kadar büyükse, çözünürlük o kadar düşük, eklenen grubun polaritesi o kadar güçlü ve selüloz eterin suda çözünmesi o kadar kolay olur;

makromoleküllerde ikame derecesi ve eterleşme gruplarının dağılımı. Çoğu selüloz eter, yalnızca belirli bir ikame derecesi altında suda çözülebilir ve ikame derecesi 0 ile 3 arasındadır;

(3) Selüloz eterin polimerizasyon derecesi ne kadar yüksek olursa, çözülmesi o kadar zor olur; polimerizasyon derecesi ne kadar yüksekse, suda çözünebilen ikame derecesi aralığı ne kadar düşükse, o kadar geniştir. Selüloz eterler çok çeşitli çeşitlere ve mükemmel performansa sahiptir ve inşaat, çimento, petrol, gıda, tekstil, deterjan, boya, ilaç, kağıt yapımı ve elektronik bileşenler gibi sektörlerde yaygın olarak kullanılmaktadır.

D evelop ment

Çin, yıllık ortalama %20'den fazla büyüme oranıyla dünyanın en büyük selüloz eter üreticisi ve tüketicisidir. Ön istatistiklere göre, şu anda Çin'de yaklaşık 50 selüloz eter üreticisi var. Selüloz eter sektörünün tasarım kapasitesi 400.000 tonu aştı. Ağırlıklı olarak Shandong, Hebei, Chongqing ve Jiangsu'da bulunan, 10.000 tondan fazla olan yaklaşık 20 şirket var. , Zhejiang, Şanghay ve diğer yerler.

Kapasite

2021'de Çin'in CMC üretim kapasitesi yaklaşık 300.000 tondu. Farmasötik, gıda ve günlük kimya endüstrilerinde yüksek kaliteli selüloz eterlere olan talebin artmasıyla birlikte, CMC dışındaki selüloz eter ürünlerine yönelik iç talep de artmaktadır. , MC/HPMC'nin üretim kapasitesi yaklaşık 120.000 ton ve HEC'nin üretim kapasitesi yaklaşık 20.000 tondur. PAC, Çin'de hala popülerleşme ve uygulama aşamasındadır. Büyük açık deniz petrol sahalarının geliştirilmesi ve yapı malzemeleri, gıda, kimya ve diğer endüstrilerin gelişmesiyle birlikte, 10.000 tondan fazla üretim kapasitesi ile PAC'nin tüketimi ve alanları her yıl artmakta ve genişlemektedir.

sınıflandırma

İkame edicilerin kimyasal yapı sınıflandırmasına göre, anyonik, katyonik ve iyonik olmayan eterlere ayrılabilir. Kullanılan eterleştirme ajanına bağlı olarak metil selüloz, hidroksietil metil selüloz, karboksimetil selüloz, etil selüloz, benzil selüloz, hidroksietil selüloz, hidroksipropil metil selüloz Selüloz, siyanoetil selüloz, benzil siyanoetil selüloz, karboksimetil fenil selüloz ve karboksimetil fenil selüloz bulunmaktadır. Metil selüloz ve etil selüloz daha pratiktir.

metilselüloz

Rafine edilmiş pamuğun alkali ile işlenmesinden sonra, eterleştirme maddesi olarak klorlu metan kullanılır ve selüloz eter üretmek için bir dizi reaksiyon gerçekleştirilir. Genel olarak, ikame derecesi 1.6~2.0'dır ve çözünürlük, ikame derecesine göre değişir. İyonik olmayan selüloz etere aittir.

Metil selüloz soğuk suda çözünür ve sıcak suda çözülmesi zordur. Sulu çözeltisi pH=3~12 aralığında çok kararlıdır. Nişasta, guar zamkı vb. ve birçok yüzey aktif madde ile iyi uyumluluğa sahiptir. Sıcaklık jelleşme sıcaklığına ulaştığında jelleşme gerçekleşir.

2) Metil selülozun su tutması, eklenen miktarına, viskozitesine, partikül inceliğine ve çözünme hızına bağlıdır. Genel olarak, eklenen miktar büyükse, incelik küçüktür ve viskozite büyükse, su tutma oranı yüksektir. Bunlar arasında, eklenen miktar, su tutma oranı üzerinde en büyük etkiye sahiptir ve viskozite, su tutma oranı ile orantılı değildir. Çözünme hızı esas olarak selüloz parçacıklarının yüzey modifikasyonunun derecesine ve parçacık inceliğine bağlıdır. Yukarıdaki selüloz eterleri arasında metil selüloz ve hidroksipropil metil selüloz daha yüksek su tutma oranlarına sahiptir.

(3) Sıcaklık değişimi, metil selülozun su tutma oranını ciddi şekilde etkileyecektir. Genel olarak, sıcaklık ne kadar yüksek olursa, su tutma o kadar kötü olur. Harcın sıcaklığı 40°C'yi aşarsa, metil selülozun su tutma özelliği önemli ölçüde bozulacak ve bu da harcın işlenebilirliğini ciddi şekilde etkileyecektir.

(4) Metil selüloz harcın işlenebilirliği ve yapışması üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Buradaki “yapışkanlık”, işçinin uygulama aleti ile duvar alt tabakası arasında hissedilen yapışma kuvvetini, yani harcın kayma direncini ifade eder. Yapışkanlığı büyüktür, harcın kayma direnci büyüktür ve kullanım sürecinde işçilerin ihtiyaç duyduğu kuvvet de büyüktür ve harcın yapımı zayıftır. Selüloz eter ürünleri arasında metil selülozun yapışma kuvveti orta düzeydedir.

Hydroxypropyl methyl cellulose HPMC

Hidroksipropil metil selüloz, selüloz çeşitlerinin verim ve dozajında ​​hızlı bir artıştır. Rafine edilmiş pamuğun propilen oksit ve metan klorür ile eterleştirici madde olarak alkalize edilmesinden sonra bir dizi reaksiyonla yapılan iyonik olmayan selüloz karışımlı bir eterdir. İkame derecesi genellikle 1.2~2.0'dır. Özellikleri metoksi ve hidroksipropil içeriğinin oranına göre değişir.

(1) Hidroksipropil metil selüloz, sıcak suda çözülmesi zor olan soğuk suda kolayca çözünür. Bununla birlikte, sıcak sudaki jelleşme sıcaklığı, metil selülozunkinden açıkça daha yüksektir. Metil selülozun soğuk suda çözünürlüğü de büyük ölçüde iyileştirildi.
(2) Hidroksipropil metil selülozun viskozitesi, moleküler ağırlığı ile ilgilidir ve moleküler ağırlık ne kadar büyükse, viskozite de o kadar yüksek olur. Sıcaklık da viskozitesini etkiler, sıcaklık artar, viskozite azalır. Ancak yüksek viskozite sıcaklık etkisi metil selülozdan daha düşüktür. Çözelti oda sıcaklığında saklandığında stabildir.
(3) Hidroksipropil metil selülozun su tutması, dozajına ve viskozitesine bağlıdır ve hidroksipropil metil selülozun su tutma oranı, aynı dozajda metil selülozunkinden daha yüksektir.
(4) Hidroksipropil metil selüloz asit ve baza karşı kararlıdır ve sulu çözeltisi pH=2~12 aralığında çok kararlıdır. Kostik soda ve kireç suyunun özellikleri üzerinde çok az etkisi vardı, ancak alkali çözünme hızını hızlandırabilir ve viskozitesini hafifçe artırabilir. Hidroksipropil metil selüloz, genel tuzlara karşı stabildir, ancak tuz çözeltisinin konsantrasyonu yüksek olduğunda, hidroksipropil metil selüloz çözeltisinin viskozitesi artma eğilimindedir.
(5) Hidroksipropil metil selüloz, homojen, daha yüksek viskoziteli bir çözelti haline gelmek için suda çözünür polimer bileşikleri ile karıştırılabilir. Polivinil alkol, nişasta eteri, sebze tutkalı vb.
(6) Hidroksipropil metil selüloz, metil selülozdan daha iyi enzim direncine sahiptir ve solüsyon enzim bozunma olasılığı metil selülozdan daha düşüktür.
(7) Hidroksipropil metil selülozun harç yapısına yapışması, metil selülozdan daha yüksektir.

Hydroxyethyl cellulose HEC

Alkali muamelesinden sonra, izopropil alkol varlığında, eterleştirici madde reaksiyonu olarak etilen oksit ile rafine pamuktan yapılmıştır. İkame derecesi genellikle 1.5~2.0'dır. Güçlü hidrofilikliğe sahiptir ve nemi emmesi kolaydır.

(1) Hidroksietil selüloz, sıcak suda çözülmesi zor olan soğuk suda çözünür. Çözelti yüksek sıcaklıkta stabildir ve jelatinli değildir. Harçta yüksek sıcaklıkta uzun süre kullanılabilir ancak su tutma özelliği metil selüloza göre daha düşüktür.
(2) Hidroksietil selüloz genel asit ve baza karşı stabiliteye sahiptir, alkali çözünmesini hızlandırabilir ve viskozite biraz artar, sudaki dağılımı metil selüloz ve hidroksipropil metil selülozdan biraz daha kötüdür.
(3) Hidroksietil selüloz, harç için iyi bir anti-asma performansına sahiptir, ancak çimento için daha uzun bir gecikme süresine sahiptir.
(4) Bazı yerli işletmeler tarafından üretilen hidroksietil selülozun performansı, büyük su içeriği ve yüksek kül içeriği nedeniyle metil selülozdan açıkça daha düşüktür.
(5) Hidroksietil selüloz sulu çözelti küfü daha ciddidir, yaklaşık 40 ℃ sıcaklıkta, performansını etkileyen 3 ~ 5 gün küf oluşabilir.

Karboksimetil selüloz CMC

Doğal elyaf (pamuk vb.) ile alkali muamelesinden sonra, eterleştirici madde olarak sodyum kloroasetat, bir dizi reaksiyon işleminden sonra ve iyonik selüloz eterden yapılmıştır. İkame derecesi genellikle 0.4~1.4'tür ve performansı, ikame derecesinden büyük ölçüde etkilenir.

(1) karboksimetil selüloz higroskopikliği daha büyüktür, genel depolama koşulları daha fazla su içerecektir.
(2) karboksimetil selüloz sulu çözeltisi jel üretmez ve sıcaklık artışıyla viskozite azalır. Sıcaklık 50°C'yi aştığında viskozite geri döndürülemez.
(3) Stabilitesi pH'dan büyük ölçüde etkilenir. Genellikle alçı harcında kullanılabilir, çimento harcında kullanılamaz. Yüksek alkalinitede viskozite kaybolur.
(4) Su tutma özelliği metil selülozdan çok daha düşüktür. Alçı esaslı harcın prizini yavaşlatabilir ve mukavemetini azaltabilir. Ancak karboksimetil selülozun fiyatı açıkça metil selülozdan daha düşüktür.

Selüloz alkil eter

Temsili örnekler metil selüloz ve etil selülozdur. Endüstriyel üretimde, eterleştirme maddesi olarak genellikle klorometan veya kloroetan kullanılır ve reaksiyon aşağıdaki gibidir:

Burada R, CH3 veya C2H5 anlamına gelir. Alkali konsantrasyonu sadece eterleşme derecesini etkilemekle kalmaz, aynı zamanda alkil halojenürlerin tüketimini de etkiler. Alkali konsantrasyonu ne kadar düşük olursa, alkil halojenür hidrolizi o kadar güçlü olur. Eterleştirici madde tüketimini azaltmak için alkali konsantrasyonu arttırılmalıdır. Bununla birlikte, alkali konsantrasyonu çok yüksek olduğunda, eterleşme reaksiyonuna elverişli olmayan selülozun şişme etkisi azalır ve buna göre eterleşme derecesi azalır. Bu amaçla, reaksiyon işlemine konsantre kül suyu veya katı baz eklenebilir. Reaktör, alkali enerjisinin eşit olarak dağıtılabilmesi için iyi bir karıştırma ve ayırma cihazına sahip olmalıdır. Metil selüloz, koyulaştırıcı, yapıştırıcı ve koruyucu kolloid olarak yaygın olarak kullanılmaktadır. Emülsiyon polimerizasyon dispersan, tohum bağlayıcı dispersan, tekstil bulamacı, gıda ve kozmetik katkı maddeleri, tıbbi yapıştırıcılar, ilaç kaplama malzemeleri olarak da kullanılabilir ve lateks boya, baskı mürekkebi, seramik üretiminde kullanılabilir ve katılaşma süresini kontrol etmek için çimentoda karıştırılır ve ilk gücü artırın. Etil selüloz ürünleri yüksek mekanik mukavemet, esneklik, ısı direnci ve soğuğa karşı dirence sahiptir. Düşük ikameli etil selüloz suda ve seyreltik alkali çözeltilerde çözünür ve yüksek oranda ikameli ürünler çoğu organik çözücüde çözünür. Her türlü reçine ve plastifiyan ile uyumludur. Plastik, film, vernik, yapıştırıcı, lateks ve ilaç kaplama malzemelerinin üretiminde kullanılabilir. Hidroksil alkilin selüloz alkil eterlere eklenmesi çözünürlüğünü iyileştirebilir, tuzlanmaya karşı hassasiyetini azaltabilir, jelleşme sıcaklığını artırabilir ve sıcak eriyebilirliği iyileştirebilir. Değişim derecesi, ikame özelliklerine ve alkilin hidroksil gruplarına oranına göre değişir.

Selüloz hidroksil alkil eter

Hidroksietil selüloz ve hidroksipropil selüloz temsilidir. Eterleştirici maddeler, etilen oksit ve propilen oksit gibi epoksitlerdir. Katalizör olarak asit veya baz kullanın. Endüstriyel işlem, alkali selülozu eterleştirici maddelerle reaksiyona sokmaktır: yüksek ikame değerine sahip hidroksietil selüloz, hem soğuk hem de sıcak suda çözünür. Yüksek ikame değerine sahip hidroksipropil selüloz sadece soğuk suda çözünür, sıcak suda çözünmez. Hidroksietil selüloz, lateks kaplama, tekstil baskı ve boyama hamuru, kağıt yapım yapıştırıcısı, yapıştırıcı ve koruyucu koloit, vb. için koyulaştırıcı olarak kullanılabilir. Hidroksipropil selülozun kullanımı, hidroksietil selülozun kullanımına benzer. Düşük ikame değerine sahip hidroksipropil selüloz, farmasötik bir eksipiyan olarak kullanılabilir ve hem yapışma hem de parçalanma özelliklerine sahip olabilir.

CMC olarak kısaltılan karboksimetil selüloz, genellikle sodyum tuzları şeklinde bulunur. Eterleştirici madde monokloroasetik asittir ve reaksiyon aşağıdaki gibidir:

Karboksimetil selüloz, en yaygın olarak kullanılan suda çözünür selüloz eterlerinden biridir. Geçmişte esas olarak sondaj çamuru olarak kullanılırdı, ancak şimdi deterjan katkısı, giyim macunu, lateks boya, karton ve kağıt kaplama vb. olarak kullanılmak üzere genişletildi. Saf karboksimetil selüloz gıda, ilaç, kozmetikte kullanılabilir. , aynı zamanda seramik ve kalıp yapıştırıcıları olarak.

Polianyonik selülozun (PAC) moleküler yapısı

Polianyonik selüloz (PAC), karboksimetil selüloza (CMC) üst düzey bir alternatif olan iyonik bir selüloz eterdir. Beyaz, yarı beyaz veya hafif sarı toz veya parçacıklar, toksik olmayan, tatsız, suda kolay çözünen, belirli bir viskozite ile şeffaf bir çözelti oluşturan, daha iyi ısı stabilitesi ve tuz direnci olan, güçlü antibakteriyel, değil küflü metamorfizma. Yüksek saflık, yüksek derecede ikame ve ikame edicilerin eşit dağılımı özelliklerine sahiptir. Bağlayıcı, koyulaştırıcı, reolojik düzenleyici, su kaybı azaltıcı, süspansiyon stabilizatörü vb. olarak kullanılabilir. Polianyonik selüloz (PAC), CMC'nin dozajı önemli ölçüde azaltmak, kullanımı kolaylaştırmak, daha iyi stabilite sağlamak ve daha iyi stabilite sağlamak için kullanılabileceği tüm endüstrilerde yaygın olarak kullanılmaktadır. daha yüksek süreç gereksinimleri.

Siyanoetil selüloz, bir alkali tarafından katalize edilen akrilonitril ile selülozun reaksiyonunun bir ürünüdür:

Siyanoetil selüloz, yüksek dielektrik sabiti ve düşük kayıp katsayısı ile fosfor ve elektrominesans lambalar için reçine matrisi olarak kullanılabilir. Düşük ikameli siyanoetil selüloz, transformatörler için yalıtım kağıdı olarak kullanılabilir.

Selülozun daha yüksek alifatik alkol eterleri, enil eterleri ve aromatik alkol eterleri hazırlanmış, ancak pratikte kullanılmamıştır.

Selüloz eter hazırlama yöntemi, su yöntemi, çözücü yöntemi, yoğurma yöntemi, bulamaç yöntemi, gaz-katı yöntemi, sıvı faz yöntemi ve yukarıdaki birkaç yöntemin kombinasyonuna ayrılabilir.

Hazırlama  principle rolü :

Yüksek a-selüloz hamuru, daha fazla hidrojen bağını yok etmek, reaktiflerin difüzyonunu ve alkali selüloz oluşumunu kolaylaştırmak ve daha sonra eterleştirici madde ile reaksiyona sokmak için şişmesini sağlamak için alkali çözeltisi ile emprenye edildi, selüloz eter hazırlanabilir. Eterleştirici maddeler arasında hidrokarbon halojenürler (veya sülfürik asit esterleri), epoksitler ve elektron alıcıları olan a, p doymamış bileşikler yer alır.

Temel performans

Katkılar, kuru karışımlı harcın özelliklerini iyileştirmede önemli bir rol oynar ve kuru karışımlı harçta malzeme maliyetinin %40'ından fazlasını oluşturur. İç piyasada katkının önemli bir kısmı yabancı üreticiler tarafından sağlanmakta olup, ürünün referans dozajı da tedarikçiler tarafından sağlanmaktadır. Sonuç olarak, kuru karışımlı harç ürünlerinin maliyeti yüksek kalır ve yaygın olarak kullanılan duvar harcı ve sıva harcının büyük miktarda ve geniş bir alana yayılması zordur. Yüksek kaliteli pazar ürünleri yabancı şirketler tarafından kontrol ediliyor, kuru harç üreticileri düşük karlar, düşük fiyat karşılanabilirliği; Katkı uygulaması, sistematik ve hedefe yönelik araştırmalardan yoksundur, yabancı formülasyonları körü körüne takip eder.

Su tutma maddesi, kuru harç harcının su tutma performansını iyileştirmede kilit katkı maddesidir ve ayrıca kuru harç harcının malzeme maliyetini belirlemede önemli katkı maddelerinden biridir. Selüloz eterin ana işlevi suyu tutmaktır.

Selüloz eter, belirli koşullar altında alkali selüloz ve eterleştirici maddenin reaksiyonu ile üretilen bir dizi ürünün genel terimidir. Alkali selüloz, farklı selüloz eterleri elde etmek için farklı eterleştirici maddeler ile ikame edilir. Sübstitüentlerin iyonizasyon özelliklerine göre selüloz eterleri iyonik (karboksimetil selüloz gibi) ve iyonik olmayan (metil selüloz gibi) olmak üzere iki kategoriye ayrılabilir. İkame türüne göre selüloz eter, tek eter (metil selüloz gibi) ve karışık eter (hidroksipropil metil selüloz gibi) olarak ayrılabilir. Çözünürlüğe göre, suda çözünür (hidroksietil selüloz gibi) ve organik çözücü çözünürlüğü (etil selüloz gibi) ayrılabilir. Kuru harç esas olarak, yüzey işleminden sonra hızlı çözünen tip ve gecikmeli çözünen tipe ayrılabilen suda çözünür selüloz kullanır.

Selüloz eterin harçtaki etki mekanizması şu şekildedir:

(1) suda çözünen selüloz eter içindeki harç, çünkü jelleşmiş malzemenin sistemde etkin bir şekilde düzgün dağılımını sağlamak için yüzey aktif rolü ve bir tür koruyucu kolloid olarak selüloz eter, "paket" katı parçacıklar ve dış yüzeyinde bir yağlama filmi tabakası oluşturur, bulamaç sistemi daha kararlıdır ve ayrıca likiditenin karıştırma sürecinde bulamacı iyileştirir ve kaymanın yapısı da aynı şekilde olabilir.
(2) Kendi moleküler yapı özelliklerinden dolayı selüloz eter çözeltisi, harçtaki suyun kolayca kaybolmaması ve daha uzun bir süre içinde kademeli olarak serbest bırakılması, harca iyi su tutma ve işlenebilirlik sağlar.