سلولز اتر چیست؟

سلولز اتر یک ترکیب پلیمری با ساختار اتری است که از سلولز ساخته شده است.هر حلقه گلوکوزیل در ماکرومولکول سلولز شامل سه گروه هیدروکسیل است، گروه هیدروکسیل اولیه در اتم ششم کربن، گروه هیدروکسیل ثانویه در اتم کربن دوم و سوم، و هیدروژن در گروه هیدروکسیل با یک گروه هیدروکربنی برای تولید سلولز جایگزین می شود. اشیاء مشتقات اترمحصولی است که در آن هیدروژن گروه هیدروکسیل در پلیمر سلولز با یک گروه هیدروکربنی جایگزین می شود.سلولز یک ترکیب پلی هیدروکسی پلیمری است که نه حل می شود و نه ذوب می شود.سلولز پس از اتریفیکاسیون در آب، محلول قلیایی رقیق و حلال آلی محلول بوده و دارای خاصیت ترموپلاستیسیته می باشد.

سلولز یک ترکیب پلی هیدروکسی پلیمری است که نه حل می شود و نه ذوب می شود.سلولز پس از اتریفیکاسیون در آب، محلول قلیایی رقیق و حلال آلی محلول بوده و دارای خاصیت ترموپلاستیسیته می باشد.

1-طبیعت:

حلالیت سلولز پس از اتریفیکاسیون به طور قابل توجهی تغییر می کند.می توان آن را در آب، اسید رقیق، قلیایی رقیق یا حلال آلی حل کرد.حلالیت عمدتا به سه عامل بستگی دارد: (1) ویژگی های گروه های معرفی شده در فرآیند اتریفیکاسیون، معرفی شده هر چه گروه بزرگتر، حلالیت کمتری داشته باشد و هر چه قطبیت گروه معرفی شده قوی تر باشد، اتر سلولز آسان تر است. حل شدن در آب؛(2) درجه جانشینی و توزیع گروههای اتری شده در ماکرومولکول.اکثر اترهای سلولزی را فقط می توان با درجه خاصی از جانشینی در آب حل کرد و درجه جانشینی بین 0 تا 3 است.(3) درجه پلیمریزاسیون اتر سلولز، درجه پلیمریزاسیون بالاتر، محلول کمتری است.هر چه درجه جایگزینی قابل حل در آب کمتر باشد، دامنه آن بیشتر است.انواع بسیاری از اترهای سلولزی با عملکرد عالی وجود دارد و به طور گسترده در ساخت و ساز، سیمان، نفت، مواد غذایی، نساجی، مواد شوینده، رنگ، دارو، کاغذ سازی و قطعات الکترونیکی و سایر صنایع استفاده می شود.

2. توسعه：

چین با میانگین نرخ رشد سالانه بیش از 20 درصد، بزرگترین تولید کننده و مصرف کننده اتر سلولز در جهان است.طبق آمار اولیه، حدود 50 شرکت تولید اتر سلولز در چین وجود دارد، ظرفیت تولید طراحی شده صنعت اتر سلولز از 400000 تن فراتر رفته است و حدود 20 شرکت با بیش از 10000 تن وجود دارد که عمدتا در شاندونگ، هبی، چونگ کینگ و توزیع شده است. جیانگ سو.، ژجیانگ، شانگهای و جاهای دیگر.

3. نیاز：

در سال 2011، ظرفیت تولید CMC چین حدود 300000 تن بود.با افزایش تقاضا برای اترهای سلولزی با کیفیت بالا در صنایعی مانند دارو، غذا و مواد شیمیایی روزانه، تقاضای داخلی برای سایر محصولات سلولزی اتر غیر از CMC در حال افزایش است.ظرفیت تولید MC/HPMC حدود 120000 تن و HEC حدود 20000 تن می باشد.PAC هنوز در چین در مرحله تبلیغ و درخواست است.با توسعه میادین بزرگ نفتی فراساحلی و توسعه صنایع مصالح ساختمانی، غذایی، شیمیایی و غیره، میزان و میدان PAC با ظرفیت تولید بیش از 10000 تن سال به سال در حال افزایش و گسترش است.

4. طبقه بندی:

با توجه به طبقه بندی ساختار شیمیایی جایگزین ها، آنها را می توان به اترهای آنیونی، کاتیونی و غیریونی تقسیم کرد.بسته به عامل اتریفیکاسیون مورد استفاده، متیل سلولز، هیدروکسی اتیل متیل سلولز، کربوکسی متیل سلولز، اتیل سلولز، بنزیل سلولز، هیدروکسی اتیل سلولز، هیدروکسی پروپیل متیل سلولز سلولز، سیانو اتیل متیل سلولز، سیانو اتیل اتیل سلولز، بنزیل اتیل سلولز و غیره وجود دارد. سلولز و اتیل سلولز کاربردی تر هستند.

متیل سلولز:

پس از درمان پنبه تصفیه شده با قلیایی، اتر سلولز از طریق یک سری واکنش با متان کلرید به عنوان عامل اتریفیکاسیون تولید می شود.به طور کلی، درجه جایگزینی 1.6 ~ 2.0 است و حلالیت نیز با درجات مختلف جایگزینی متفاوت است.متعلق به اتر سلولز غیر یونی است.

(1) متیل سلولز در آب سرد محلول است و حل شدن آن در آب گرم دشوار خواهد بود.محلول آبی آن در محدوده pH=3~12 بسیار پایدار است.با نشاسته، صمغ گوار و غیره و بسیاری از سورفکتانت ها سازگاری خوبی دارد.هنگامی که دما به دمای ژل شدن می رسد، ژل شدن اتفاق می افتد.

(2) احتباس آب متیل سلولز به مقدار افزودن، ویسکوزیته، اندازه ذرات و سرعت انحلال آن بستگی دارد.به طور کلی، اگر مقدار اضافه زیاد باشد، ظرافت کم و ویسکوزیته زیاد باشد، میزان احتباس آب زیاد است.در این میان، مقدار افزودن بیشترین تأثیر را بر میزان احتباس آب دارد و سطح ویسکوزیته با میزان میزان نگهداری آب نسبت مستقیمی ندارد.سرعت انحلال عمدتاً به درجه اصلاح سطح ذرات سلولز و ظرافت ذرات بستگی دارد.از بین اترهای سلولزی فوق، متیل سلولز و هیدروکسی پروپیل متیل سلولز دارای میزان نگهداری آب بالاتری هستند.

(3) تغییرات دما می تواند به طور جدی بر احتباس آب متیل سلولز تأثیر بگذارد.به طور کلی، هر چه دما بالاتر باشد، احتباس آب بدتر است.اگر دمای ملات بیش از 40 درجه سانتیگراد باشد، احتباس آب متیل سلولز به طور قابل توجهی کاهش می یابد و به طور جدی بر ساخت ملات تأثیر می گذارد.

(4) متیل سلولز تأثیر قابل توجهی بر کارایی و چسبندگی ملات دارد."چسبندگی" در اینجا به نیروی پیوندی است که بین ابزار اعمال کننده کارگر و زیرلایه دیوار احساس می شود، یعنی مقاومت برشی ملات.چسبندگی بالا، مقاومت برشی ملات زیاد و استحکام مورد نیاز کارگران در فرآیند استفاده نیز زیاد است و عملکرد ساخت ملات ضعیف است.انسجام متیل سلولز در محصولات سلولزی اتر در سطح متوسط ​​است.

هیدروکسی پروپیل متیل سلولز:

هیدروکسی پروپیل متیل سلولز نوعی سلولزی است که تولید و مصرف آن به سرعت در حال افزایش است.این یک اتر مخلوط سلولزی غیر یونی است که از پنبه تصفیه شده پس از قلیایی شدن، با استفاده از پروپیلن اکسید و متیل کلرید به عنوان عامل اتریفیکاسیون، از طریق یک سری واکنش ساخته می شود.درجه جایگزینی به طور کلی 1.2 ~ 2.0 است.خواص آن بسته به نسبت محتوای متوکسیل به محتوای هیدروکسی پروپیل متفاوت است.

(1) هیدروکسی پروپیل متیل سلولز به راحتی در آب سرد حل می شود و در حل شدن در آب گرم با مشکلاتی مواجه می شود.اما دمای ژل شدن آن در آب گرم به طور قابل توجهی بالاتر از متیل سلولز است.حلالیت در آب سرد نیز در مقایسه با متیل سلولز بسیار بهبود یافته است.

(2) ویسکوزیته هیدروکسی پروپیل متیل سلولز به وزن مولکولی آن مرتبط است و هر چه وزن مولکولی بزرگتر باشد ویسکوزیته بالاتر است.دما نیز بر ویسکوزیته آن تأثیر می گذارد، با افزایش دما، ویسکوزیته کاهش می یابد.با این حال، تأثیر ویسکوزیته و دمای بالای آن کمتر از متیل سلولز است.محلول آن در زمان نگهداری در دمای اتاق پایدار است.

(3) احتباس آب هیدروکسی پروپیل متیل سلولز به مقدار افزودن آن، ویسکوزیته و غیره بستگی دارد و میزان احتباس آب آن در همان مقدار اضافه بیشتر از متیل سلولز است.

(4) هیدروکسی پروپیل متیل سلولز به اسید و قلیایی پایدار است و محلول آبی آن در محدوده pH=2~12 بسیار پایدار است.سود سوزآور و آب آهک تأثیر کمی بر عملکرد آن دارند، اما قلیایی می تواند سرعت انحلال آن را افزایش دهد و کمی ویسکوزیته آن را افزایش دهد.هیدروکسی پروپیل متیل سلولز نسبت به نمک های معمولی پایدار است، اما زمانی که غلظت محلول نمک بالا باشد، ویسکوزیته محلول هیدروکسی پروپیل متیل سلولز تمایل به افزایش دارد.

(5) هیدروکسی پروپیل متیل سلولز را می توان با ترکیبات پلیمری محلول در آب مخلوط کرد تا یک محلول یکنواخت و ویسکوزیته بالاتر را تشکیل دهد.مانند پلی وینیل الکل، نشاسته اتر، صمغ گیاهی و غیره.

(6) هیدروکسی پروپیل متیل سلولز مقاومت آنزیمی بهتری نسبت به متیل سلولز دارد و محلول آن کمتر از متیل سلولز توسط آنزیم ها تجزیه می شود.

(7) چسبندگی هیدروکسی پروپیل متیل سلولز به ساختمان ملات بیشتر از متیل سلولز است.

هیدروکسی اتیل سلولز:

این از پنبه تصفیه شده با قلیایی ساخته شده و با اکسید اتیلن به عنوان عامل اتریفیکاسیون در حضور ایزوپروپانول واکنش داده است.درجه جایگزینی آن به طور کلی 1.5 ~ 2.0 است.آب دوستی قوی دارد و به راحتی رطوبت را جذب می کند.

(1) هیدروکسی اتیل سلولز در آب سرد محلول است، اما در آب گرم به سختی حل می شود.محلول آن در دمای بالا بدون ژل شدن پایدار است.می توان آن را برای مدت طولانی در دمای بالا در ملات استفاده کرد، اما احتباس آب آن کمتر از متیل سلولز است.

(2) هیدروکسی اتیل سلولز به اسید عمومی و قلیایی پایدار است و قلیایی می تواند انحلال آن را تسریع کند و ویسکوزیته آن را کمی افزایش دهد.پراکندگی آن در آب کمی بدتر از متیل سلولز و هیدروکسی پروپیل متیل سلولز است.

(3) هیدروکسی اتیل سلولز عملکرد ضد افتادگی خوبی برای ملات دارد، اما مدت زمان تاخیر بیشتری برای سیمان دارد.

(4) عملکردهیدروکسی اتیل سلولزتولید شده توسط برخی از شرکت های داخلی بدیهی است که به دلیل محتوای بالای آب و محتوای خاکستر بالا، کمتر از متیل سلولز است.

(5) کپک محلول آبی هیدروکسی اتیل سلولز نسبتا جدی است.در دمای حدود 40 درجه سانتی گراد، ممکن است طی 3 تا 5 روز کپک ایجاد شود که بر عملکرد آن تأثیر می گذارد.

کربوکسی متیل سلولز:

اتر سلولز لونیک از الیاف طبیعی (پنبه و غیره) پس از عملیات قلیایی، با استفاده از مونوکلرواستات سدیم به عنوان عامل اتریفیکاسیون و تحت یک سری درمان های واکنشی ساخته می شود.درجه جایگزینی به طور کلی 0.4 ~ 1.4 است و عملکرد آن تا حد زیادی تحت تأثیر درجه جایگزینی است.

(1) کربوکسی متیل سلولز رطوبت بیشتری دارد و زمانی که در شرایط عمومی ذخیره شود حاوی آب بیشتری خواهد بود.

(2) محلول آبی کربوکسی متیل سلولز ژل تولید نمی کند و ویسکوزیته با افزایش دما کاهش می یابد.هنگامی که دما از 50 درجه سانتیگراد بیشتر شود، ویسکوزیته برگشت ناپذیر است.

(3) پایداری آن تا حد زیادی تحت تأثیر pH است.به طور کلی می توان از آن در ملات پایه گچ استفاده کرد اما در ملات پایه سیمانی نه.هنگامی که بسیار قلیایی است، ویسکوزیته را از دست می دهد.

(4) احتباس آب آن به مراتب کمتر از متیل سلولز است.روی ملات پایه گچ اثر کند کنندگی دارد و مقاومت آن را کاهش می دهد.با این حال، قیمت کربوکسی متیل سلولز به طور قابل توجهی کمتر از متیل سلولز است.

آلکیل اتر سلولز:

آنها متیل سلولز و اتیل سلولز هستند.در تولید صنعتی، متیل کلرید یا اتیل کلرید به طور کلی به عنوان عامل اتریفیکاسیون استفاده می شود و واکنش به شرح زیر است:

در فرمول، R نشان دهنده CH3 یا C2H5 است.غلظت قلیایی نه تنها بر درجه اتریفیکاسیون تأثیر می گذارد، بلکه بر مصرف آلکیل هالیدها نیز تأثیر می گذارد.هرچه غلظت قلیایی کمتر باشد، هیدرولیز آلکیل هالید قوی تر است.برای کاهش مصرف عامل اتریف کننده باید غلظت قلیایی را افزایش داد.با این حال، زمانی که غلظت قلیایی بیش از حد بالا باشد، اثر تورم سلولز کاهش می یابد، که برای واکنش اتریفیکاسیون مساعد نیست و بنابراین درجه اتریفیکاسیون کاهش می یابد.برای این منظور می توان در طول واکنش، لیمو غلیظ یا لیمو جامد را اضافه کرد.راکتور باید یک دستگاه همزن و پاره کننده خوب داشته باشد تا قلیایی بتواند به طور مساوی توزیع شود.متیل سلولز به طور گسترده ای به عنوان ضخیم کننده، چسب و کلوئید محافظ و غیره استفاده می شود. همچنین می توان از آن به عنوان پخش کننده برای پلیمریزاسیون امولسیونی، پخش کننده پیوند دانه ها، دوغاب نساجی، افزودنی برای مواد غذایی و آرایشی، چسب پزشکی، پوشش دارویی استفاده کرد. مواد، و در رنگ لاتکس، جوهر چاپ، تولید سرامیک، و مخلوط با سیمان استفاده می شود برای کنترل زمان گیرش و افزایش استحکام اولیه و غیره استفاده می شود. محصولات اتیل سلولز دارای استحکام مکانیکی بالا، انعطاف پذیری، مقاومت در برابر حرارت و مقاومت در برابر سرما هستند.اتیل سلولز کم جانشین در آب و محلول های قلیایی رقیق محلول است و محصولات با جانشین بالا در اکثر حلال های آلی محلول هستند.سازگاری خوبی با انواع رزین ها و نرم کننده ها دارد.می توان از آن برای ساخت پلاستیک، فیلم، لاک، چسب، لاتکس و مواد پوششی برای داروها و غیره استفاده کرد. معرفی گروه های هیدروکسی آلکیل به آلکیل اترهای سلولزی می تواند حلالیت آن را بهبود بخشد، حساسیت آن به نمک را کاهش دهد، دمای ژل شدن را افزایش داده و بهبود بخشد. خواص مذاب داغ و غیره درجه تغییر در خواص فوق با ماهیت جانشین ها و نسبت گروه های آلکیل به هیدروکسی آلکیل متفاوت است.

هیدروکسی آلکیل اتر سلولز:

نمونه های نماینده هیدروکسی اتیل سلولز و هیدروکسی پروپیل سلولز هستند.عوامل اتریف کننده اپوکسیدهایی مانند اتیلن اکسید و پروپیلن اکسید هستند.از اسید یا باز به عنوان کاتالیزور استفاده کنید.تولید صنعتی برای واکنش سلولز قلیایی با عامل اتریفیکاسیون است: هیدروکسی اتیل سلولز با ارزش جایگزینی بالا هم در آب سرد و هم در آب گرم محلول است.هیدروکسی پروپیل سلولز با ارزش جایگزینی بالا فقط در آب سرد حل می شود اما در آب گرم حل نمی شود.هیدروکسی اتیل سلولز می تواند به عنوان یک قوام دهنده برای پوشش های لاتکس، خمیرهای چاپ و رنگرزی پارچه، مواد اندازه گیری کاغذ، چسب ها و کلوئیدهای محافظ استفاده شود.استفاده از هیدروکسی پروپیل سلولز مشابه هیدروکسی اتیل سلولز است.هیدروکسی پروپیل سلولز با ارزش جایگزینی کم می تواند به عنوان یک ماده جانبی دارویی استفاده شود که می تواند هم خاصیت اتصال و هم از هم گسیختگی داشته باشد.

کربوکسی متیل سلولز، مخفف انگلیسی CMC، عموماً به شکل نمک سدیم وجود دارد.عامل اتریف کننده اسید مونوکلرواستیک است و واکنش به شرح زیر است:

کربوکسی متیل سلولز پرکاربردترین اتر سلولز محلول در آب است.در گذشته عمدتاً به عنوان گل حفاری استفاده می شد، اما اکنون به عنوان افزودنی مواد شوینده، دوغاب لباس، رنگ لاتکس، پوشش مقوا و کاغذ و غیره گسترش یافته است. می توان از کربوکسی متیل سلولز خالص در مواد غذایی استفاده کرد. دارو، لوازم آرایشی و بهداشتی و همچنین به عنوان چسب برای سرامیک و قالب.

سلولز پلی یونی (PAC) یک اتر سلولز یونی است و یک محصول جایگزین رده بالا برای کربوکسی متیل سلولز (CMC) است.این پودر یا گرانول سفید، مایل به سفید یا کمی زرد است، غیر سمی، بی مزه، به راحتی در آب حل می شود تا محلول شفافی با ویسکوزیته مشخص تشکیل شود، پایداری در برابر حرارت و مقاومت در برابر نمک و خواص ضد باکتری قوی دارد.بدون کپک و زوال.ویژگی های خلوص بالا، درجه جایگزینی بالا و توزیع یکنواخت جانشین ها را دارد.می توان از آن به عنوان بایندر، ضخیم کننده، اصلاح کننده رئولوژی، کاهش اتلاف مایعات، تثبیت کننده تعلیق و غیره استفاده کرد. سلولز پلی یونی (PAC) به طور گسترده در تمام صنایعی که می توان از CMC استفاده کرد، استفاده می شود که می تواند تا حد زیادی دوز را کاهش دهد، استفاده را تسهیل کند، بهتر ارائه دهد. پایداری و نیازهای فرآیند بالاتر را برآورده می کند.

سیانو اتیل سلولز محصول واکنش سلولز و اکریلونیتریل تحت کاتالیز قلیایی است.

سیانو اتیل سلولز دارای ثابت دی الکتریک بالا و ضریب تلفات کم است و می تواند به عنوان ماتریس رزین برای لامپ های فسفر و الکترولومینسانس استفاده شود.سیانواتیل سلولز کم جایگزین را می توان به عنوان کاغذ عایق برای ترانسفورماتورها استفاده کرد.

اترهای الکل چرب بالاتر، آلکنیل اترها و اترهای الکل معطر سلولز تهیه شده اند، اما در عمل مورد استفاده قرار نگرفته اند.

روش های تهیه اتر سلولز را می توان به روش محیط آبی، روش حلال، روش ورز دادن، روش دوغاب، روش گاز- جامد، روش فاز مایع و ترکیبی از روش های فوق تقسیم کرد.

5. اصل آماده سازی:

خمیر آلفا سلولز بالا با محلول قلیایی خیس می شود تا متورم شود تا پیوندهای هیدروژنی بیشتری از بین برود، انتشار معرف ها تسهیل شود و سلولز قلیایی تولید شود و سپس با عامل اتریفیکاسیون برای به دست آوردن اتر سلولز واکنش نشان دهد.عوامل اتریف کننده عبارتند از هالیدهای هیدروکربن (یا سولفات ها)، اپوکسیدها و ترکیبات غیراشباع α و β با گیرنده های الکترون.

6. عملکرد پایه:

مواد افزودنی نقش کلیدی در بهبود عملکرد ملات مخلوط خشک ساختمانی دارند و بیش از 40 درصد هزینه مصالح در ملات مخلوط خشک را تشکیل می دهند.بخش قابل توجهی از افزودنی در بازار داخلی توسط تولید کنندگان خارجی تامین می شود و دوز مرجع محصول نیز توسط تامین کننده تامین می شود.در نتیجه قیمت تمام شده محصولات ملات مخلوط خشک همچنان بالاست و به سختی می توان ملات های معمولی سنگ تراشی و گچ کاری را با مقدار زیاد و گستره وسیع رواج داد.محصولات گران‌قیمت بازار توسط شرکت‌های خارجی کنترل می‌شوند و تولیدکنندگان ملات مخلوط خشک سود کم و قیمت مناسبی ندارند.استفاده از مواد افزودنی فاقد تحقیقات سیستماتیک و هدفمند است و کورکورانه از فرمول های خارجی پیروی می کند.

عامل نگهدارنده آب یک افزودنی کلیدی برای بهبود عملکرد نگهداری آب ملات مخلوط خشک است و همچنین یکی از افزودنی های کلیدی برای تعیین هزینه مواد ملات مخلوط خشک است.عملکرد اصلی ازاتر سلولزاحتباس آب است

اتر سلولز یک اصطلاح کلی برای مجموعه ای از محصولات تولید شده از واکنش سلولز قلیایی و عامل اتریف کننده تحت شرایط خاص است.سلولز قلیایی با عوامل اتریف کننده مختلف جایگزین می شود تا اترهای سلولزی مختلف به دست آید.با توجه به خواص یونیزاسیون جانشین ها، اترهای سلولز را می توان به دو دسته تقسیم کرد: یونی (مانند کربوکسی متیل سلولز) و غیر یونی (مانند متیل سلولز).با توجه به نوع جایگزین، اتر سلولز را می توان به مونو اتر (مانند متیل سلولز) و اتر مخلوط (مانند هیدروکسی پروپیل متیل سلولز) تقسیم کرد.با توجه به حلالیت های مختلف، می توان آن را به حلالیت در آب (مانند هیدروکسی اتیل سلولز) و حلالیت حلال آلی (مانند اتیل سلولز) تقسیم کرد.ملات مخلوط خشک عمدتاً سلولز محلول در آب است و سلولز محلول در آب به نوع فوری و نوع انحلال تاخیری تیمار شده با سطح تقسیم می شود.

مکانیسم اثر اتر سلولز در ملات به شرح زیر است:

(1) پس از حل شدن اتر سلولز موجود در ملات در آب، توزیع مؤثر و یکنواخت مواد سیمانی در سیستم به دلیل فعالیت سطحی تضمین می شود و اتر سلولز به عنوان یک کلوئید محافظ، جامد را "پیچیده" می کند. ذرات و لایه ای از فیلم روان کننده روی سطح بیرونی آن تشکیل می شود که باعث پایداری سیستم ملات می شود و همچنین سیالیت ملات را در طول فرآیند اختلاط و صافی ساخت را بهبود می بخشد.

(2) با توجه به ساختار مولکولی خود، محلول اتر سلولز باعث می شود که رطوبت در ملات به راحتی از بین نرود و به تدریج در مدت زمان طولانی آن را آزاد می کند و ملات را با حفظ آب و کارایی خوبی می بخشد.