Cellulose ether là gì?

Cellulose ether là một hợp chất polymer với cấu trúc ether làm từ cellulose. Mỗi vòng glucosyl trong macromolecule cellulose chứa ba nhóm hydroxyl, nhóm hydroxyl chính trên nguyên tử carbon thứ sáu, nhóm hydroxyl thứ cấp trên các nguyên tử carbon thứ hai và thứ ba và hydro trong nhóm hydroxyl được thay thế bằng nhóm hydrocarbon. Nó là một sản phẩm trong đó hydro của nhóm hydroxyl trong polymer cellulose được thay thế bằng một nhóm hydrocarbon. Cellulose là một hợp chất polymer polyhydroxy mà không hòa tan cũng không tan chảy. Sau khi ether hóa, cellulose hòa tan trong nước, dung dịch kiềm pha loãng và dung môi hữu cơ, và có nhựa nhiệt dẻo.

Cellulose là một hợp chất polymer polyhydroxy mà không hòa tan cũng không tan chảy. Sau khi ether hóa, cellulose hòa tan trong nước, dung dịch kiềm pha loãng và dung môi hữu cơ, và có nhựa nhiệt dẻo.

1.nature ：

Độ hòa tan của cellulose sau khi ether hóa thay đổi đáng kể. Nó có thể được hòa tan trong nước, pha loãng axit, pha loãng kiềm hoặc dung môi hữu cơ. Độ hòa tan chủ yếu phụ thuộc vào ba yếu tố: (1) đặc điểm của các nhóm được giới thiệu trong quá trình etherization, nhóm càng lớn, độ hòa tan càng thấp và độ phân cực của nhóm được giới thiệu càng mạnh, ether cellulose càng dễ bị hòa tan trong nước; (2) Mức độ thay thế và phân phối các nhóm ether hóa trong đại phân tử. Hầu hết các ete cellulose chỉ có thể được hòa tan trong nước dưới một mức độ thay thế nhất định, và mức độ thay thế là từ 0 đến 3; (3) mức độ trùng hợp của ether cellulose, mức độ trùng hợp càng cao, càng ít hòa tan; Mức độ thay thế có thể hòa tan trong nước càng thấp, phạm vi càng rộng. Có nhiều loại ete cellulose với hiệu suất tuyệt vời, và chúng được sử dụng rộng rãi trong xây dựng, xi măng, dầu mỏ, thực phẩm, dệt may, chất tẩy rửa, sơn, y học, làm giấy và các thành phần điện tử và các ngành công nghiệp khác.

2. Phát triển ：

Trung Quốc là nhà sản xuất và tiêu dùng cellulose lớn nhất thế giới, với tốc độ tăng trưởng trung bình hàng năm là hơn 20%. Theo thống kê sơ bộ, có khoảng 50 doanh nghiệp sản xuất ether cellulose ở Trung Quốc, công suất sản xuất được thiết kế của ngành công nghiệp cellulose ether đã vượt quá 400.000 tấn, và có khoảng 20 doanh nghiệp có hơn 10.000 tấn, chủ yếu được phân phối ở Sân, HEBEI, Chong Khánh và Jiansu. , Chiết Giang, Thượng Hải và những nơi khác.

3. Cần ：

Năm 2011, công suất sản xuất CMC của Trung Quốc là khoảng 300.000 tấn. Với nhu cầu ngày càng tăng đối với các ete cellulose chất lượng cao trong các ngành công nghiệp như y học, thực phẩm và hóa chất hàng ngày, nhu cầu trong nước đối với các sản phẩm ether cellulose khác ngoài CMC đang tăng lên. , công suất sản xuất của MC/HPMC là khoảng 120.000 tấn và của HEC là khoảng 20.000 tấn. PAC vẫn đang trong giai đoạn quảng bá và ứng dụng ở Trung Quốc. Với sự phát triển của các mỏ dầu ngoài khơi lớn và sự phát triển của vật liệu xây dựng, thực phẩm, hóa chất và các ngành công nghiệp khác, số lượng và lĩnh vực PAC đang tăng lên và mở rộng từng năm, với công suất sản xuất hơn 10.000 tấn.

4. Phân loại ：

Theo phân loại cấu trúc hóa học của các nhóm thế, chúng có thể được chia thành các ete anion, cation và phi ion. Tùy thuộc vào tác nhân etherization được sử dụng, có methyl cellulose, hydroxyethyl methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, ethyl cellulose, benzyl cellulose, hydroxyethyl cellulose Phenyl cellulose, vv methyl cellulose và ethyl cellulose là thực tế hơn.

Methylcellulose ：

Sau khi bông tinh chế được xử lý bằng kiềm, ether cellulose được tạo ra thông qua một loạt các phản ứng với metan clorua làm tác nhân etherization. Nói chung, mức độ thay thế là 1.6 ~ 2.0, và độ hòa tan cũng khác nhau với các mức độ thay thế khác nhau. Nó thuộc về ether cellulose không ion.

(1) Methylcellulose hòa tan trong nước lạnh và sẽ rất khó để hòa tan trong nước nóng. Dung dịch nước của nó rất ổn định trong phạm vi pH = 3 ~ 12. Nó có khả năng tương thích tốt với tinh bột, kẹo cao su guar, vv và nhiều chất hoạt động bề mặt. Khi nhiệt độ đạt đến nhiệt độ gel hóa, xảy ra gel hóa.

(2) Việc giữ nước của methyl cellulose phụ thuộc vào lượng bổ sung, độ nhớt, kích thước hạt và tốc độ hòa tan. Nói chung, nếu lượng bổ sung lớn, độ mịn là nhỏ và độ nhớt lớn, tốc độ giữ nước cao. Trong số đó, lượng bổ sung có tác động lớn nhất đến tỷ lệ giữ nước và mức độ nhớt không tỷ lệ thuận với mức độ giữ nước. Tốc độ hòa tan chủ yếu phụ thuộc vào mức độ biến đổi bề mặt của các hạt cellulose và độ mịn của hạt. Trong số các ete cellulose ở trên, methyl cellulose và hydroxypropyl methyl cellulose có tỷ lệ giữ nước cao hơn.

(3) Những thay đổi về nhiệt độ có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến việc giữ nước của methyl cellulose. Nói chung, nhiệt độ càng cao, khả năng giữ nước càng tệ. Nếu nhiệt độ vữa vượt quá 40 ° C, khả năng giữ nước của methyl cellulose sẽ giảm đáng kể, ảnh hưởng nghiêm trọng đến việc xây dựng vữa.

(4) Methyl cellulose có ảnh hưởng đáng kể đến khả năng làm việc và sự gắn kết của vữa. Độ bám dính của người Viking ở đây đề cập đến lực liên kết cảm thấy giữa công cụ đầu công của công nhân và chất nền tường, nghĩa là điện trở cắt của vữa. Độ bám dính cao, điện trở cắt của vữa là lớn, và sức mạnh cần thiết của các công nhân trong quá trình sử dụng cũng rất lớn, và hiệu suất xây dựng của vữa rất kém. Sự gắn kết của methyl cellulose ở mức trung bình trong các sản phẩm ether cellulose.

Hydroxypropylmethylcellulose ：

Hydroxypropyl methylcellulose là một loại cellulose có sản lượng và mức tiêu thụ đang tăng nhanh. Nó là một ether hỗn hợp cellulose không ion được làm từ bông tinh chế sau khi kiềm hóa, sử dụng oxit propylene và methyl clorua làm tác nhân ether hóa, thông qua một loạt các phản ứng. Mức độ thay thế thường là 1,2 ~ 2.0. Tính chất của nó khác nhau tùy thuộc vào tỷ lệ hàm lượng methoxyl với hàm lượng hydroxypropyl.

(1) Hydroxypropyl methylcellulose dễ dàng hòa tan trong nước lạnh và nó sẽ gặp khó khăn trong việc hòa tan trong nước nóng. Nhưng nhiệt độ gel hóa của nó trong nước nóng cao hơn đáng kể so với methyl cellulose. Độ hòa tan trong nước lạnh cũng được cải thiện rất nhiều so với methyl cellulose.

(2) Độ nhớt của hydroxypropyl methylcellulose có liên quan đến trọng lượng phân tử của nó và trọng lượng phân tử càng lớn thì độ nhớt càng cao. Nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến độ nhớt của nó, khi nhiệt độ tăng, độ nhớt giảm. Tuy nhiên, ảnh hưởng của độ nhớt và nhiệt độ cao của nó thấp hơn so với methyl cellulose. Giải pháp của nó ổn định khi được lưu trữ ở nhiệt độ phòng.

.

(4) Hydroxypropyl methylcellulose ổn định với axit và kiềm, và dung dịch nước của nó rất ổn định trong phạm vi pH = 2 ~ 12. Caustic soda và nước vôi ít ảnh hưởng đến hiệu suất của nó, nhưng kiềm có thể tăng tốc độ hòa tan của nó và tăng nhẹ độ nhớt của nó. Hydroxypropyl methylcellulose ổn định với các muối thông thường, nhưng khi nồng độ dung dịch muối cao, độ nhớt của dung dịch hydroxypropyl methylcellulose có xu hướng tăng.

(5) Hydroxypropyl methylcellulose có thể được trộn với các hợp chất polymer hòa tan trong nước để tạo thành dung dịch độ nhớt đồng đều và cao hơn. Chẳng hạn như rượu polyvinyl, ether tinh bột, kẹo cao su thực vật, v.v.

.

(7) Độ bám dính của hydroxypropyl methylcellulose với xây dựng vữa cao hơn so với methylcellulose.

Hydroxyethyl cellulose -

Nó được làm từ bông tinh chế được xử lý bằng kiềm, và được phản ứng với oxit ethylene là tác nhân ether hóa với sự hiện diện của isopropanol. Mức độ thay thế của nó thường là 1,5 ~ 2.0. Nó có tính ưa nước mạnh và dễ dàng hấp thụ độ ẩm.

(1) Hydroxyethyl cellulose hòa tan trong nước lạnh, nhưng rất khó để hòa tan trong nước nóng. Giải pháp của nó ổn định ở nhiệt độ cao mà không cần gelling. Nó có thể được sử dụng trong một thời gian dài dưới nhiệt độ cao trong vữa, nhưng khả năng giữ nước của nó thấp hơn so với methyl cellulose.

(2) Hydroxyethyl cellulose ổn định đối với axit và kiềm tổng quát, và kiềm có thể tăng tốc độ hòa tan của nó và làm tăng nhẹ độ nhớt của nó. Khả năng phân tán của nó trong nước kém hơn một chút so với methyl cellulose và hydroxypropyl methyl cellulose.

.

(4) Hiệu suất củaHydroxyethyl celluloseĐược sản xuất bởi một số doanh nghiệp trong nước rõ ràng thấp hơn so với methyl cellulose do hàm lượng nước cao và hàm lượng tro cao.

(5) Mildew của dung dịch nước của hydroxyethyl cellulose tương đối nghiêm trọng. Ở nhiệt độ khoảng 40 ° C, nấm mốc có thể xảy ra trong vòng 3 đến 5 ngày, điều này sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất của nó.

Carboxymethyl cellulose ：

Ether lonic cellulose được làm từ các sợi tự nhiên (cotton, v.v.) sau khi điều trị kiềm, sử dụng natri monochloroacetate làm tác nhân etherization và trải qua một loạt các phương pháp điều trị phản ứng. Mức độ thay thế thường là 0,4 ~ 1,4 và hiệu suất của nó bị ảnh hưởng rất nhiều bởi mức độ thay thế.

(1) Carboxymethyl cellulose là hút ẩm hơn và nó sẽ chứa nhiều nước hơn khi được lưu trữ trong điều kiện chung.

(2) Dung dịch nước carboxymethyl cellulose không tạo ra gel và độ nhớt giảm khi tăng nhiệt độ. Khi nhiệt độ vượt quá 50 ° C, độ nhớt là không thể đảo ngược.

(3) Tính ổn định của nó bị ảnh hưởng rất nhiều bởi pH. Nói chung, nó có thể được sử dụng trong vữa dựa trên thạch cao, nhưng không phải trong vữa dựa trên xi măng. Khi có tính kiềm cao, nó sẽ mất độ nhớt.

(4) Việc giữ nước của nó thấp hơn nhiều so với methyl cellulose. Nó có tác dụng chậm phát triển đối với vữa dựa trên thạch cao và làm giảm sức mạnh của nó. Tuy nhiên, giá của carboxymethyl cellulose thấp hơn đáng kể so với methyl cellulose.

Cellulose alkyl ether

Những người đại diện là methyl cellulose và ethyl cellulose. Trong sản xuất công nghiệp, methyl clorua hoặc ethyl clorua thường được sử dụng làm tác nhân ether hóa và phản ứng như sau:

Trong công thức, r đại diện cho CH3 hoặc C2H5. Nồng độ kiềm không chỉ ảnh hưởng đến mức độ ether hóa, mà còn ảnh hưởng đến việc tiêu thụ các halogen alkyl. Nồng độ kiềm càng thấp, sự thủy phân của halogenua kiềm càng mạnh. Để giảm mức tiêu thụ của tác nhân etherifying, nồng độ kiềm phải được tăng lên. Tuy nhiên, khi nồng độ kiềm quá cao, tác dụng sưng của cellulose bị giảm, không có lợi cho phản ứng etherization và do đó mức độ ether hóa bị giảm. Với mục đích này, dung dịch kiềm hoặc dung dịch kiềm rắn có thể được thêm vào trong quá trình phản ứng. Lò phản ứng nên có một thiết bị khuấy và xé tốt để kiềm có thể phân phối đều. Cellulose methyl được sử dụng rộng rãi làm chất làm đặc, chất kết dính và chất keo bảo vệ, v.v ... Nó cũng có thể được sử dụng như một chất phân tán để trùng hợp nhũ tương, một liên kết phân tán cho hạt, một miếng vải dệt may, một chất hóa học, một loại thuốc được sử dụng trong thời gian. Các sản phẩm cellulose có cường độ cơ học cao, tính linh hoạt, khả năng chịu nhiệt và khả năng chống lạnh. Ethyl cellulose thay thế thấp là hòa tan trong nước và các dung dịch kiềm pha loãng, và các sản phẩm thay thế cao là hòa tan trong hầu hết các dung môi hữu cơ. Nó có khả năng tương thích tốt với các loại nhựa và chất dẻo khác nhau. Có thể được sử dụng để tạo ra nhựa, màng, vecni, chất kết dính, mủ cao su và vật liệu phủ cho thuốc, v.v ... Việc giới thiệu các nhóm hydroxyyalkyl thành ether alkyl cellulose có thể cải thiện độ hòa tan của nó Các nhóm Hydroxyyalkyl.

Cellulose hydroxyyalkyl ether

Những người đại diện là hydroxyethyl cellulose và cellulose hydroxypropyl. Các tác nhân etherifying là epoxit như ethylene oxide và propylene oxide. Sử dụng axit hoặc bazơ làm chất xúc tác. Sản xuất công nghiệp là phản ứng cellulose kiềm với tác nhân etherization: hydroxyethyl cellulose với giá trị thay thế cao là hòa tan trong cả nước lạnh và nước nóng. Hydroxypropyl cellulose với giá trị thay thế cao chỉ hòa tan trong nước lạnh nhưng không phải trong nước nóng. Hydroxyethyl cellulose có thể được sử dụng làm chất làm đặc cho lớp phủ latex, in dệt và nhuộm màu, vật liệu kích thước giấy, chất kết dính và chất keo bảo vệ. Việc sử dụng hydroxypropyl cellulose tương tự như hydroxyethyl cellulose. Hydroxypropyl cellulose với giá trị thay thế thấp có thể được sử dụng như một tá dược dược phẩm, có thể có cả tính chất ràng buộc và phân rã.

Carboxymethyl cellulose, chữ viết tắt tiếng Anh CMC, thường tồn tại dưới dạng muối natri. Tác nhân etherifying là axit monochloroacetic và phản ứng như sau:

Carboxymethyl cellulose là ether cellulose tan trong nước được sử dụng rộng rãi nhất. Trước đây, nó chủ yếu được sử dụng làm bùn khoan, nhưng bây giờ nó đã được mở rộng để được sử dụng như một chất phụ gia của chất tẩy rửa, bùn quần áo, sơn latex, lớp phủ bằng bìa cứng và giấy, v.v.

Cellulose polyanion (PAC) là một ether cellulose ion và là một sản phẩm thay thế cao cấp cho cellulose carboxymethyl (CMC). Nó là một loại bột màu trắng, trắng hoặc hơi vàng, không độc hại, vô vị, dễ hòa tan trong nước để tạo thành dung dịch trong suốt với độ nhớt nhất định, có độ ổn định của nhiệt và kháng muối tốt hơn và tính chất kháng khuẩn mạnh. Không có nấm mốc và suy thoái. Nó có các đặc điểm của độ tinh khiết cao, mức độ thay thế cao và phân phối các nhóm thế đồng đều. Nó có thể được sử dụng làm chất kết dính, chất làm đặc, biến đổi lưu biến, giảm thiểu chất lỏng, chất ổn định hệ thống treo, vv cellulose polyanionic (PAC) được sử dụng rộng rãi trong tất cả các ngành công nghiệp có thể áp dụng CMC, có thể giảm đáng kể liều lượng, tạo điều kiện sử dụng, cung cấp sự ổn định tốt hơn và đáp ứng các yêu cầu quy trình cao hơn.

Cyanoethyl cellulose là sản phẩm phản ứng của cellulose và acrylonitril dưới xúc tác kiềm.

Cyanoethyl cellulose có hằng số điện môi cao và hệ số tổn thất thấp và có thể được sử dụng làm ma trận nhựa cho đèn phốt phát và đèn điện phát quang. Cyanoethyl cellulose thay thế thấp có thể được sử dụng làm giấy cách điện cho máy biến áp.

Ether rượu béo cao hơn, ete alkenyl và ete cellulose thơm của cellulose đã được điều chế, nhưng chưa được sử dụng trong thực tế.

Các phương pháp chuẩn bị của ether cellulose có thể được chia thành phương pháp môi trường nước, phương pháp dung môi, phương pháp nhào, phương pháp bùn, phương pháp rắn khí, phương pháp pha lỏng và sự kết hợp của các phương pháp trên.

5. Nguyên tắc chuẩn bị:

Bột vi-cellulose cao được ngâm với dung dịch kiềm để phình ra để phá hủy nhiều liên kết hydro hơn, tạo điều kiện cho sự khuếch tán của thuốc thử và tạo ra cellulose kiềm, sau đó phản ứng với tác nhân ether hóa để thu được ether cellulose. Các tác nhân etherifying bao gồm halogen hydrocarbon (hoặc sunfat), epoxit và các hợp chất không bão hòa α và β với các chất nhận electron.

6. Hiệu suất không:

Các phụ gia đóng một vai trò quan trọng trong việc cải thiện hiệu suất của xây dựng vữa hỗn hợp khô và chiếm hơn 40% chi phí vật liệu trong vữa hỗn hợp khô. Một phần đáng kể của phụ gia trên thị trường trong nước được cung cấp bởi các nhà sản xuất nước ngoài và liều lượng tham chiếu của sản phẩm cũng được cung cấp bởi nhà cung cấp. Kết quả là, chi phí của các sản phẩm vữa hỗn hợp khô vẫn còn cao, và rất khó để phổ biến các vữa thông thường và trát vữa với một lượng lớn và phạm vi rộng. Các sản phẩm thị trường cao cấp được kiểm soát bởi các công ty nước ngoài và các nhà sản xuất vữa hỗn hợp khô có lợi nhuận thấp và giá cả phải chăng giá kém; Việc áp dụng các phụ gia thiếu nghiên cứu có hệ thống và nhắm mục tiêu, và mù quáng tuân theo các công thức nước ngoài.

Tác nhân giữ nước là một phụ gia quan trọng để cải thiện hiệu suất giữ nước của vữa hỗn hợp khô, và nó cũng là một trong những phụ gia quan trọng để xác định chi phí của vật liệu vữa hỗn hợp khô. Chức năng chính củaCellulose etherlà giữ nước.

Cellulose ether là một thuật ngữ chung cho một loạt các sản phẩm được sản xuất bởi phản ứng của cellulose kiềm và tác nhân etherifying trong một số điều kiện nhất định. Cellulose kiềm được thay thế bằng các tác nhân etherifying khác nhau để có được các ete cellulose khác nhau. Theo tính chất ion hóa của các nhóm thế, ete cellulose có thể được chia thành hai loại: ion (như cacboxymethyl cellulose) và không ion (như methyl cellulose). Theo loại nhóm thế, ether cellulose có thể được chia thành monoether (như methyl cellulose) và ether hỗn hợp (như hydroxypropyl methyl cellulose). Theo độ hòa tan khác nhau, nó có thể được chia thành độ hòa tan trong nước (như hydroxyethyl cellulose) và độ hòa tan dung môi hữu cơ (như ethyl cellulose). Vữa hỗn hợp khô chủ yếu là cellulose tan trong nước, và cellulose tan trong nước được chia thành loại tức thời và loại phân giải chậm được xử lý bề mặt.

Cơ chế hoạt động của cellulose ether trong vữa như sau:

. xây dựng.

.