O que é éter de celulose?

O éter de celulose é um composto de polímero com uma estrutura de éter feita de celulose. Cada anel de glucosil na macromolécula de celulose contém três grupos hidroxila, o grupo hidroxil primário no sexto átomo de carbono, o grupo hidroxil secundário no segundo e terceiro átomos de carbono, e o hidrogênio no grupo hidroxil é substituído por um grupo de hidrocarbon para gerar a celululose da celulular. É um produto no qual o hidrogênio do grupo hidroxila no polímero de celulose é substituído por um grupo de hidrocarbonetos. A celulose é um composto polimérico poli -hidroxi que não se dissolve nem derrete. Após a eterificação, a celulose é solúvel em água, diluir solução de álcalis e solvente orgânico e possui termoplasticidade.

A celulose é um composto polimérico poli -hidroxi que não se dissolve nem derrete. Após a eterificação, a celulose é solúvel em água, diluir solução de álcalis e solvente orgânico e possui termoplasticidade.

1.Natura:

A solubilidade da celulose após a etherificação muda significativamente. Pode ser dissolvido em água, diluir ácido, diluir álcalis ou solvente orgânico. A solubilidade depende principalmente de três fatores: (1) as características dos grupos introduzidos no processo de etherificação, quanto maior o grupo, menor, menor a solubilidade e mais forte a polaridade do grupo introduzido, mais fácil o éter de celulose é dissolver na água; (2) O grau de substituição e a distribuição de grupos etinetificados na macromolécula. A maioria dos éteres de celulose só pode ser dissolvida em água sob um certo grau de substituição, e o grau de substituição está entre 0 e 3; (3) o grau de polimerização do éter da celulose, quanto maior o grau de polimerização, menos solúvel; Quanto menor o grau de substituição que pode ser dissolvido na água, maior o alcance. Existem muitos tipos de éteres de celulose com excelente desempenho e são amplamente utilizados em construção, cimento, petróleo, alimentos, têxteis, detergente, tinta, medicina, fabricação de papel e componentes eletrônicos e outras indústrias.

2. Desenvolva:

A China é o maior produtor mundial e consumidor de éter de celulose, com uma taxa média de crescimento anual superior a 20%. De acordo com estatísticas preliminares, existem cerca de 50 empresas de produção de éter de celulose na China, a capacidade de produção projetada da indústria de éter de celulose excedeu 400.000 toneladas, e existem cerca de 20 empresas com mais de 10.000 toneladas, distribuídas principalmente em Shandong, Hebei, Chongqing e Jiangsu. , Zhejiang, Xangai e outros lugares.

3. Precisa:

Em 2011, a capacidade de produção do CMC da China era de cerca de 300.000 toneladas. Com a crescente demanda por éteres de celulose de alta qualidade em indústrias como medicina, alimentos e produtos químicos diários, a demanda doméstica por outros produtos éter de celulose que não sejam o CMC está aumentando. , a capacidade de produção do MC/HPMC é de cerca de 120.000 toneladas e a do HEC é de cerca de 20.000 toneladas. O PAC ainda está na fase de promoção e aplicação na China. Com o desenvolvimento de grandes campos de petróleo offshore e o desenvolvimento de materiais de construção, alimentos, produtos químicos e outras indústrias, a quantidade e o campo do PAC estão aumentando e expandindo ano a ano, com uma capacidade de produção de mais de 10.000 toneladas.

4. Classificação:

De acordo com a classificação da estrutura química dos substituintes, eles podem ser divididos em éteres aniônicos, catiônicos e não iônicos. Depending on the etherification agent used, there are methyl cellulose, hydroxyethyl methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, ethyl cellulose, benzyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose cellulose, cyanoethyl cellulose, benzyl cyanoethyl cellulose, carboxymethyl hydroxyethyl cellulose and A fenilullelulose, etc. A metillululose e a etillululose são mais práticas.

Metilcelulose:

Depois que o algodão refinado é tratado com álcalis, o éter de celulose é produzido através de uma série de reações com cloreto de metano como agente de etherificação. Geralmente, o grau de substituição é de 1,6 ~ 2,0, e a solubilidade também é diferente com diferentes graus de substituição. Pertence ao éter de celulose não iônica.

(1) A metilcelulose é solúvel em água fria e será difícil se dissolver em água quente. Sua solução aquosa é muito estável na faixa de pH = 3 ~ 12. Tem boa compatibilidade com amido, chiclete, etc. e muitos surfactantes. Quando a temperatura atinge a temperatura de gelificação, ocorre gelação.

(2) A retenção de água da metillululose depende de sua quantidade de adição, viscosidade, tamanho de partícula e taxa de dissolução. Geralmente, se a quantidade de adição for grande, a finura é pequena e a viscosidade é grande, a taxa de retenção de água é alta. Entre eles, a quantidade de adição tem o maior impacto na taxa de retenção de água, e o nível de viscosidade não é diretamente proporcional ao nível de taxa de retenção de água. A taxa de dissolução depende principalmente do grau de modificação da superfície de partículas de celulose e finura das partículas. Entre os éteres de celulose acima, a metillululose e a hidroxipropil metillelulose apresentam maiores taxas de retenção de água.

(3) As mudanças na temperatura podem afetar seriamente a retenção de água da metillululose. Geralmente, quanto maior a temperatura, pior a retenção de água. Se a temperatura da argamassa exceder 40 ° C, a retenção de água da metillululose será significativamente reduzida, afetando seriamente a construção da argamassa.

(4) A metillululose tem um efeito significativo na trabalhabilidade e coesão da argamassa. A “adesividade” aqui refere -se à força de ligação sentida entre a ferramenta de aplicador do trabalhador e o substrato da parede, ou seja, a resistência ao cisalhamento da argamassa. A adesão é alta, a resistência ao cisalhamento da argamassa é grande e a força exigida pelos trabalhadores no processo de uso também é grande, e o desempenho da construção da argamassa é ruim. A coesão da metillululose está em um nível médio nos produtos éter de celulose.

Hidroxipropilmetilcelulose:

A hidroxipropil metilcelulose é uma variedade de celulose cuja produção e consumo estão aumentando rapidamente. É um éter misturado de celulose não iônico feito de algodão refinado após a alcalização, usando óxido de propileno e cloreto de metila como agente de etherificação, através de uma série de reações. O grau de substituição é geralmente de 1,2 ~ 2,0. Suas propriedades variam dependendo da proporção de teor de metoxil e conteúdo de hidroxipropil.

(1) A hidroxipropil metilcelulose é facilmente solúvel em água fria e encontrará dificuldades na dissolução em água quente. Mas sua temperatura de gelificação na água quente é significativamente maior que a da metillululose. A solubilidade em água fria também é bastante aprimorada em comparação com a metillululose.

(2) A viscosidade da hidroxipropil -metilcelulose está relacionada ao seu peso molecular e quanto maior o peso molecular, maior a viscosidade. A temperatura também afeta sua viscosidade, à medida que a temperatura aumenta, a viscosidade diminui. No entanto, a influência de sua alta viscosidade e temperatura é menor que a da metillululose. Sua solução é estável quando armazenada à temperatura ambiente.

(3) A retenção de água da hidroxipropil -metilcelulose depende de sua quantidade de adição, viscosidade etc. e sua taxa de retenção de água sob a mesma quantidade de adição é maior que a da metillululose.

(4) A hidroxipropil metilcelulose é estável para ácido e álcali, e sua solução aquosa é muito estável na faixa de pH = 2 ~ 12. O refrigerante cáustico e a água do limão têm pouco efeito sobre seu desempenho, mas os álcalis podem acelerar sua dissolução e aumentar levemente sua viscosidade. A hidroxipropil metilcelulose é estável para sais comuns, mas quando a concentração da solução salina é alta, a viscosidade da solução de hidroxipropil metilcelulose tende a aumentar.

(5) A hidroxipropil metilcelulose pode ser misturada com compostos poliméricos solúveis em água para formar uma solução uniforme e de viscosidade mais alta. Como álcool polivinílico, éter de amido, chiclete vegetal, etc.

(6) A hidroxipropil metilcelulose tem melhor resistência à enzima que a metilcelulose, e sua solução tem menos probabilidade de ser degradada por enzimas que a metilcelulose.

(7) A adesão da hidroxipropil metilcelulose à construção da argamassa é maior que a da metilcelulose.

Hidroxietillululose:

É feito de algodão refinado tratado com álcalis e reagido com óxido de etileno como agente de etherificação na presença de isopropanol. Seu grau de substituição é geralmente de 1,5 ~ 2,0. Possui forte hidrofilicidade e é fácil absorver a umidade.

(1) A hidroxietillelululose é solúvel em água fria, mas é difícil se dissolver em água quente. Sua solução é estável a alta temperatura sem gelificação. Pode ser usado por um longo tempo sob alta temperatura na argamassa, mas sua retenção de água é menor que a da metillululose.

(2) A hidroxietilulululose é estável para o ácido geral e o álcali, e os álcalis podem acelerar sua dissolução e aumentar levemente sua viscosidade. Sua dispersibilidade na água é um pouco pior que a da metillululose e hidroxipropil metilulululose.

(3) A hidroxietilulululose tem um bom desempenho anti-SAG para argamassa, mas tem um tempo de retardamento mais longo para cimento.

(4) o desempenho deHidroxietilulleluloseProduzido por algumas empresas domésticas é obviamente menor do que a da metil celulose devido ao seu alto teor de água e alto teor de cinzas.

(5) O oídio da solução aquosa de hidroxietillelululose é relativamente grave. A uma temperatura de cerca de 40 ° C, o oídio pode ocorrer dentro de 3 a 5 dias, o que afetará seu desempenho.

Carboximetilululose:

O éter de celulose lônica é feito de fibras naturais (algodão, etc.) após o tratamento com alcalina, usando monocloroacetato de sódio como agente de etherificação e submetido a uma série de tratamentos de reação. O grau de substituição é geralmente de 0,4 ~ 1,4 e seu desempenho é bastante afetado pelo grau de substituição.

(1) A carboximetil celulose é mais higroscópica e conterá mais água quando armazenada em condições gerais.

(2) A solução aquosa de carboximetilullolelulose não produz gel, e a viscosidade diminui com o aumento da temperatura. Quando a temperatura excede 50 ° C, a viscosidade é irreversível.

(3) Sua estabilidade é bastante afetada pelo pH. Geralmente, pode ser usado em argamassa à base de gesso, mas não em argamassa baseada em cimento. Quando altamente alcalino, perderá a viscosidade.

(4) Sua retenção de água é muito menor que a metillululose. Ele tem um efeito de retardamento na argamassa à base de gesso e reduz sua força. No entanto, o preço da carboximetillelulose é significativamente menor que o da metillululose.

Éter alquil da celulose:

Representantes são metillululose e etillululose. Na produção industrial, o cloreto de metila ou cloreto de etila é geralmente usado como agente de etherificação, e a reação é a seguinte:

Na fórmula, R representa CH3 ou C2H5. A concentração de alcalina não afeta apenas o grau de etperificação, mas também afeta o consumo de halogenetos de alquil. Quanto menor a concentração alcalina, mais forte a hidrólise do halogeneto de alquil. Para reduzir o consumo de agente etherificante, a concentração de alcalina deve ser aumentada. No entanto, quando a concentração alcalina é muito alta, o efeito de inchaço da celulose é reduzido, o que não é propício à reação de etherificação e o grau de etherificação é, portanto, reduzido. Para esse fim, Lye concentrado ou lixo sólido podem ser adicionados durante a reação. O reator deve ter um bom dispositivo de agitação e rasgo para que o álcali possa ser distribuído uniformemente. Methyl cellulose is widely used as thickener, adhesive and protective colloid etc. It can also be used as a dispersant for emulsion polymerization, a bonding dispersant for seeds, a textile slurry, an additive for food and cosmetics, a medical adhesive, a drug coating material, and used in latex paint, printing ink, ceramic production, and mixed into cement Used to control the setting time and increase the initial strength, etc. Os produtos de etil celulose têm alta resistência mecânica, flexibilidade, resistência ao calor e resistência ao frio. A etil celulose baixa substituída é solúvel em água e soluções alcalinas diluídas, e os produtos de alta substituição são solúveis na maioria dos solventes orgânicos. Tem boa compatibilidade com várias resinas e plastificantes. Pode ser usado para fabricar plásticos, filmes, vernizes, adesivos, látex e materiais de revestimento para medicamentos, etc. A introdução de grupos hidroxialquil em eteres alquil de celulose pode melhorar sua solubilidade, reduzir a sensibilidade à altura, aumentar a temperatura da gelificação e melhorar as propriedades a quente, etc. etc. O de grau de mudança de mudança na mudança da gemação da gelificação e a queda da mudança de fusão de gelas, etc., etc. grupos hidroxialquil.

Éter hidroxialquil hidroxialkil:

Representantes são hidroxietillululose e hidroxipropillululose. Agentes etherificantes são epóxidos como óxido de etileno e óxido de propileno. Use ácido ou base como catalisador. A produção industrial deve reagir a celulose alcalina com o agente de etherificação: hidroxietilululose com alto valor de substituição é solúvel em água fria e água quente. A hidroxipropil celulose com alto valor de substituição é apenas solúvel em água fria, mas não em água quente. A hidroxietilcululose pode ser usada como espessante para revestimentos de látex, impressão têxtil e pastas de tingimento, materiais de dimensionamento de papel, adesivos e colóides de proteção. O uso de hidroxipropilululose é semelhante ao da hidroxietilulululose. A hidroxipropil celulose com baixo valor de substituição pode ser usada como um excipiente farmacêutico, que pode ter propriedades de ligação e desintegração.

A carboximetillelulose, a abreviação inglesa CMC, geralmente existe na forma de sal de sódio. O agente etherificador é o ácido monocloroacético, e a reação é a seguinte:

A carboximetilullelulose é o éter de celulose solúvel em água mais utilizado. No passado, era usado principalmente como lama de perfuração, mas agora foi estendido para ser usado como um aditivo de detergente, pasta de roupas, tinta de látex, revestimento de papelão e papel, etc. Carboximetillululose pura pode ser usada em alimentos, remédios, cosméticos e também como um adesivo para cerâmica e moldes.

A celulose polianiônica (PAC) é um éter de celulose iônica e é um produto substituto de ponta para carboximetillululose (CMC). É um pó branco, esbranquiçado ou ligeiramente amarelo ou grânulo, não tóxico, sem gosto, fácil de dissolver na água para formar uma solução transparente com uma certa viscosidade, tem melhor estabilidade de resistência ao calor e resistência ao sal e fortes propriedades antibacterianas. Sem oídio e deterioração. Possui as características de alta pureza, alto grau de substituição e distribuição uniforme de substituintes. Pode ser usado como ligante, espessante, modificador de reologia, redutor de perda de fluido, estabilizador de suspensão, etc. A celulose polianiônica (PAC) é amplamente usada em todos os setores onde o CMC pode ser aplicado, o que pode reduzir bastante a dose, facilitar o uso, proporcionar uma melhor estabilidade e atender aos requisitos mais altos do processo.

A cianoetillelulose é o produto da reação da celulose e do acrilonitrila sob a catálise de álcalis.

A cianoetillelulose possui um coeficiente de alta constante dielétrica e baixa perda e pode ser usado como matriz de resina para fósforo e lâmpadas eletroluminescentes. A cianoetillelululose de baixa substituição pode ser usada como papel isolante para transformadores.

Éteres de álcool graxos mais altos, éteres de alcenil e éteres aromáticos de álcool da celulose foram preparados, mas não foram usados ​​na prática.

Os métodos de preparação do éter de celulose podem ser divididos em método de meio de água, método de solvente, método de amastragem, método de pasta, método de gás-sólido, método de fase líquida e a combinação dos métodos acima.

5. Princípio da preparação:

A alta polpa α-celulose é embebida com solução alcalina para inchar para destruir mais ligações de hidrogênio, facilitar a difusão de reagentes e gerar celulose alcalina e depois reagir com o agente de etherificação para obter éter de celulose. Os agentes etherificantes incluem halogenetos de hidrocarbonetos (ou sulfatos), epóxidos e compostos α e β insaturados com aceitadores de elétrons.

6. Performance Básico:

Os misturas desempenham um papel fundamental na melhoria do desempenho da construção de argamassa seca e representam mais de 40% do custo do material na argamassa misturada a seco. Uma parte considerável da mistura no mercado doméstico é fornecida por fabricantes estrangeiros, e a dose de referência do produto também é fornecida pelo fornecedor. Como resultado, o custo dos produtos de argamassa misturado a seco permanece alto e é difícil popularizar alvenaria comum e argamassa de gesso com uma grande quantidade e uma ampla faixa. Os produtos de mercado sofisticados são controlados por empresas estrangeiras, e os fabricantes de argamassa de mixagem a seco têm baixos lucros e baixa acessibilidade de preços; A aplicação de misturas carece de pesquisas sistemáticas e direcionadas e segue cegamente as fórmulas estrangeiras.

O agente de retenção de água é uma mistura fundamental para melhorar o desempenho de retenção de água da argamassa misturada a seco, e também é uma das principais misturas para determinar o custo dos materiais de argamassa de mixada a seco. A principal função deéter de celuloseé retenção de água.

O éter de celulose é um termo geral para uma série de produtos produzidos pela reação da celulose alcalina e do agente etherificador sob certas condições. A celulose alcalina é substituída por diferentes agentes etherificadores para obter diferentes éteres de celulose. De acordo com as propriedades de ionização dos substituintes, os éteres de celulose podem ser divididos em duas categorias: iônico (como carboximetillelulose) e não iônico (como metillululose). De acordo com o tipo de substituinte, o éter de celulose pode ser dividido em monoether (como metillululose) e éter misturado (como hidroxipropil metilululose). De acordo com a solubilidade diferente, ele pode ser dividido em solubilidade em água (como a hidroxietillelulose) e a solubilidade do solvente orgânico (como a etillululose). A argamassa de mistura a seco é principalmente celulose solúvel em água e a celulose solúvel em água é dividida em tipo instantâneo e tipo de dissolução retardada tratada da superfície.

O mecanismo de ação do éter de celulose na argamassa é o seguinte:

(1) After the cellulose ether in the mortar is dissolved in water, the effective and uniform distribution of the cementitious material in the system is ensured due to the surface activity, and the cellulose ether, as a protective colloid, “wraps” the solid particles and A layer of lubricating film is formed on its outer surface, which makes the mortar system more stable, and also improves the fluidity of the mortar during the mixing process and the smoothness of Construção.

(2) Devido à sua própria estrutura molecular, a solução éter de celulose torna a umidade na argamassa não fácil de perder e a libera gradualmente por um longo período de tempo, dondo a argamassa com boa retenção e trabalhabilidade de água.