¿Qué es el éter de celulosa?

El éter de celulosa es un compuesto de polímero con una estructura de éter hecha de celulosa. Cada anillo de glucosilo en la macromolécula de celulosa contiene tres grupos hidroxilo, el grupo hidroxilo primario en el sexto átomo de carbono, el grupo hidroxilo secundario en el segundo y tercer átomos de carbono, y el hidrógeno en el grupo hidroxilo se reemplaza por un grupo de hidrocarburos para generar cosas derivadas de celulosa con celulosa. Es un producto en el que el hidrógeno del grupo hidroxilo en el polímero de celulosa se reemplaza por un grupo de hidrocarburos. La celulosa es un compuesto de polímero polihidroxi que no se disuelve ni se derrite. Después de la eterificación, la celulosa es soluble en agua, solución de álcali diluido y disolvente orgánico, y tiene termoplasticidad.

La celulosa es un compuesto de polímero polihidroxi que no se disuelve ni se derrite. Después de la eterificación, la celulosa es soluble en agua, solución de álcali diluido y disolvente orgánico, y tiene termoplasticidad.

1. Naturalización:

La solubilidad de la celulosa después de la eterificación cambia significativamente. Se puede disolver en agua, ácido diluido, álcali diluido o solvente orgánico. La solubilidad depende principalmente de tres factores: (1) las características de los grupos introducidos en el proceso de eterificación, cuanto introducido, mayor es el grupo, menor es la solubilidad y más fuerte es la polaridad del grupo introducido, más fácil es el éter de celulosa para disolverse en el agua; (2) El grado de sustitución y la distribución de grupos eterificados en la macromolécula. La mayoría de los éteres de celulosa solo se pueden disolver en agua bajo un cierto grado de sustitución, y el grado de sustitución es entre 0 y 3; (3) el grado de polimerización de éter de celulosa, cuanto mayor sea el grado de polimerización, menos soluble; Cuanto menor sea el grado de sustitución que se puede disolver en agua, más ancho es el rango. Hay muchos tipos de éteres de celulosa con excelente rendimiento, y se usan ampliamente en construcción, cemento, petróleo, alimentos, textiles, detergentes, pintura, medicina, fabricación de papel y componentes electrónicos y otras industrias.

2. Desarrollar:

China es el mayor productor y consumidor de éter de celulosa del mundo, con una tasa de crecimiento anual promedio de más del 20%. Según las estadísticas preliminares, hay alrededor de 50 empresas de producción de éter de celulosa en China, la capacidad de producción diseñada de la industria de éter de celulosa ha superado las 400,000 toneladas, y hay alrededor de 20 empresas con más de 10,000 toneladas, principalmente distribuidas en Shandong, Hebei, Chongqing y Jiangsu. , Zhejiang, Shanghai y otros lugares.

3. Necesidad:

En 2011, la capacidad de producción de CMC de China era de aproximadamente 300,000 toneladas. Con la creciente demanda de éteres de celulosa de alta calidad en industrias como la medicina, los alimentos y los productos químicos diarios, la demanda interna de otros productos de éter de celulosa está aumentando. , la capacidad de producción de MC/HPMC es de aproximadamente 120,000 toneladas, y la de HEC es de aproximadamente 20,000 toneladas. PAC todavía está en la etapa de promoción y aplicación en China. Con el desarrollo de grandes campos petroleros en alta mar y el desarrollo de materiales de construcción, alimentos, químicos y otras industrias, la cantidad y el campo de PAC aumentan y se expanden año tras año, con una capacidad de producción de más de 10,000 toneladas.

4. Clasificación:

De acuerdo con la clasificación de la estructura química de los sustituyentes, se pueden dividir en éteres aniónicos, catiónicos y no iónicos. 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 fenilcelulosa, etc. La metilcelulosa y la etilelulosa son más prácticas.

Metilcelulosa:

Después de que el algodón refinado se trata con álcali, el éter de celulosa se produce a través de una serie de reacciones con cloruro de metano como agente de eterificación. En general, el grado de sustitución es 1.6 ~ 2.0, y la solubilidad también es diferente con diferentes grados de sustitución. Pertenece al éter de celulosa no iónica.

(1) La metilcelulosa es soluble en agua fría, y será difícil disolverse en agua caliente. Su solución acuosa es muy estable en el rango de pH = 3 ~ 12. Tiene buena compatibilidad con el almidón, el chicle guar, etc. y muchos tensioactivos. Cuando la temperatura alcanza la temperatura de gelificación, se produce la gelificación.

(2) La retención de agua de metilcelulosa depende de su cantidad de adición, viscosidad, tamaño de partícula y velocidad de disolución. En general, si la cantidad de adición es grande, la finura es pequeña y la viscosidad es grande, la tasa de retención de agua es alta. Entre ellos, la cantidad de suma tiene el mayor impacto en la tasa de retención de agua, y el nivel de viscosidad no es directamente proporcional al nivel de la tasa de retención de agua. La velocidad de disolución depende principalmente del grado de modificación de la superficie de las partículas de celulosa y la finura de las partículas. Entre los éteres de celulosa anteriores, la metilcelulosa y la hidroxipropil metilcelulosa tienen tasas de retención de agua más altas.

(3) Los cambios en la temperatura pueden afectar seriamente la retención de agua de metilcelulosa. En general, cuanto mayor sea la temperatura, peor será la retención de agua. Si la temperatura del mortero excede los 40 ° C, la retención de agua de metilcelulosa se reducirá significativamente, afectando seriamente la construcción del mortero.

(4) La metilcelulosa tiene un efecto significativo sobre la trabajabilidad y la cohesión del mortero. La "adhesividad" aquí se refiere a la fuerza de unión que se siente entre la herramienta del aplicador del trabajador y el sustrato de la pared, es decir, la resistencia al corte del mortero. La adhesividad es alta, la resistencia al corte del mortero es grande, y la resistencia requerida por los trabajadores en el proceso de uso también es grande, y el rendimiento de la construcción del mortero es pobre. La cohesión de metilcelulosa está en un nivel medio en productos de éter de celulosa.

Hidroxipropilmetilcelulosa:

La hidroxipropil metilcelulosa es una variedad de celulosa cuya salida y consumo aumentan rápidamente. Es un éter de celulosa no iónica hecha de algodón refinado después de la alcalización, utilizando óxido de propileno y cloruro de metilo como agente de eterificación, a través de una serie de reacciones. El grado de sustitución es generalmente 1.2 ~ 2.0. Sus propiedades varían según la relación de contenido de metoxilo al contenido de hidroxipropilo.

(1) La hidroxipropil metilcelulosa es fácilmente soluble en agua fría, y encontrará dificultades para disolverse en agua caliente. Pero su temperatura de gelificación en el agua caliente es significativamente más alta que la de la metilcelulosa. La solubilidad en el agua fría también mejora en comparación con la metilcelulosa.

(2) La viscosidad de la hidroxipropil metilcelulosa está relacionada con su peso molecular, y cuanto mayor es el peso molecular, mayor es la viscosidad. La temperatura también afecta su viscosidad, a medida que aumenta la temperatura, la viscosidad disminuye. Sin embargo, la influencia de su alta viscosidad y temperatura es menor que la de la metilcelulosa. Su solución es estable cuando se almacena a temperatura ambiente.

(3) La retención de agua de hidroxipropil metilcelulosa depende de su cantidad de adición, viscosidad, etc., y su tasa de retención de agua bajo la misma cantidad de adición es mayor que la de la metilcelulosa.

(4) La hidroxipropil metilcelulosa es estable al ácido y álcali, y su solución acuosa es muy estable en el rango de pH = 2 ~ 12. El refresco cáustico y el agua de lima tienen poco efecto en su rendimiento, pero el álcali puede acelerar su disolución y aumentar ligeramente su viscosidad. La hidroxipropil metilcelulosa es estable a las sales comunes, pero cuando la concentración de la solución salina es alta, la viscosidad de la solución de hidroxipropil metilcelulosa tiende a aumentar.

(5) La hidroxipropil metilcelulosa se puede mezclar con compuestos de polímero soluble en agua para formar una solución uniforme y de mayor viscosidad. Como alcohol polivinílico, éter de almidón, chicle de vegetales, etc.

(6) La hidroxipropil metilcelulosa tiene una mejor resistencia de enzimas que la metilcelulosa, y es menos probable que su solución sea degradada por enzimas que la metilcelulosa.

(7) La adhesión de hidroxipropil metilcelulosa a la construcción de mortero es mayor que la de la metilcelulosa.

Hidroxietilcelulosa:

Está hecho de algodón refinado tratado con álcali y reacciona con óxido de etileno como agente de eterificación en presencia de isopropanol. Su grado de sustitución es generalmente 1.5 ~ 2.0. Tiene una fuerte hidrofilia y es fácil de absorber la humedad.

(1) La hidroxietilcelulosa es soluble en agua fría, pero es difícil disolverse en agua caliente. Su solución es estable a alta temperatura sin gelificar. Se puede usar durante mucho tiempo a alta temperatura en mortero, pero su retención de agua es menor que la de la metilcelulosa.

(2) La hidroxietilcelulosa es estable al ácido general y al álcali, y el álcali puede acelerar su disolución y aumentar ligeramente su viscosidad. Su dispersión en el agua es ligeramente peor que la de la metilcelulosa e hidroxipropil metilcelulosa.

(3) La hidroxietilcelulosa tiene un buen rendimiento anti-sag para el mortero, pero tiene un tiempo de retraso más largo para el cemento.

(4) El rendimiento dehidroxietilcelulosaProducido por algunas empresas nacionales es obviamente más bajo que la de la metilcelulosa debido a su alto contenido de agua y alto contenido de cenizas.

(5) El moho de la solución acuosa de hidroxietilcelulosa es relativamente grave. A una temperatura de aproximadamente 40 ° C, el moho puede ocurrir dentro de 3 a 5 días, lo que afectará su rendimiento.

Carboboximetil celulosa:

El éter de celulosa lónica está hecha de fibras naturales (algodón, etc.) después del tratamiento con álcali, utilizando monocloroacetato de sodio como agente de eterificación y sometiendo a una serie de tratamientos de reacción. El grado de sustitución es generalmente 0.4 ~ 1.4, y su rendimiento se ve muy afectado por el grado de sustitución.

(1) La carboximetilcelulosa es más higroscópica, y contendrá más agua cuando se almacena en condiciones generales.

(2) La solución acuosa de carboximetilcelulosa no produce gel, y la viscosidad disminuye con el aumento de la temperatura. Cuando la temperatura excede los 50 ° C, la viscosidad es irreversible.

(3) Su estabilidad se ve muy afectada por el pH. En general, se puede usar en mortero basado en yeso, pero no en mortero a base de cemento. Cuando sea altamente alcalino, perderá la viscosidad.

(4) Su retención de agua es mucho más baja que la metilcelulosa. Tiene un efecto de retraso en el mortero basado en el yeso y reduce su fuerza. Sin embargo, el precio de la carboximetilcelulosa es significativamente más bajo que el de la metilcelulosa.

Celulosa Alquilo Ether:

Los representativos son metilcelulosa y etil celulosa. En la producción industrial, el cloruro de metilo o el cloruro de etilo se usan generalmente como agente de eterificación, y la reacción es la siguiente:

En la fórmula, R representa CH3 o C2H5. La concentración de álcali no solo afecta el grado de eterificación, sino que también afecta el consumo de haluros de alquilo. Cuanto menor sea la concentración de álcali, más fuerte es la hidrólisis del haluro de alquilo. Para reducir el consumo de un agente eterificante, la concentración de álcali debe aumentarse. Sin embargo, cuando la concentración de álcali es demasiado alta, el efecto de hinchamiento de la celulosa se reduce, lo que no es propicio para la reacción de eterificación, y el grado de eterificación se reduce. Para este propósito, se puede agregar lejía concentrada o lejía sólida durante la reacción. El reactor debe tener un buen dispositivo de agitación y agitación para que el álcali pueda distribuirse 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. Ethyl Los productos de celulosa tienen alta resistencia mecánica, flexibilidad, resistencia al calor y resistencia al frío. La celulosa etil de baja sustitución es soluble en agua y soluciones alcalinas diluidas, y los productos de alto sustituido son solubles en la mayoría de los solventes orgánicos. Tiene buena compatibilidad con varias resinas y plastificantes. It can be used to make plastics, films, varnishes, adhesives, latex and coating materials for drugs, etc. The introduction of hydroxyalkyl groups into cellulose alkyl ethers can improve its solubility, reduce its sensitivity to salting out, increase the gelation temperature and improve hot melt properties, etc. The degree of change in the above properties varies with the nature of the substituents and the ratio of alkyl to Grupos hidroxialcilo.

Celulosa hidroxyalquil éter:

Los representativos son hidroxietilcelulosa e hidroxipropilcelulosa. Los agentes eterificantes son epóxidos como el óxido de etileno y el óxido de propileno. Use ácido o base como catalizador. La producción industrial es reaccionar la celulosa alcalina con el agente de eterificación: la hidroxietilcelulosa con un alto valor de sustitución es soluble tanto en agua fría como en agua caliente. La hidroxipropilcelulosa con alto valor de sustitución es solo soluble en agua fría pero no en agua caliente. La hidroxietilcelulosa se puede usar como espesante para recubrimientos de látex, impresión textil y pastas de tintura, materiales de tamaño de papel, adhesivos y coloides protectores. El uso de hidroxipropilcelulosa es similar al de la hidroxietilcelulosa. La hidroxipropilcelulosa con bajo valor de sustitución se puede usar como un excipiente farmacéutico, que puede tener propiedades de unión y desintegración tanto.

La carboboximetil celulosa, la abreviatura inglesa CMC, generalmente existe en forma de sal de sodio. El agente eterificante es ácido monocloroacético, y la reacción es la siguiente:

La carboximetil celululosa es el éter de celulosa con agua más utilizado. En el pasado, se usaba principalmente como lodo de perforación, pero ahora se ha extendido para usarse como un aditivo de detergente, calma de ropa, pintura de látex, recubrimiento de cartón y papel, etc. Se puede usar carboximetilelulosa pura en alimentos, medicina, cosméticos y también como adhesivo para cerámica y moldes.

La celulosa polianiónica (PAC) es un éter de celulosa iónica y es un producto sustituto de alta gama para carboximetil celulosa (CMC). Es un polvo o granulado blanco, blanquecino o ligeramente amarillo, no tóxico, insípido, fácil de disolver en agua para formar una solución transparente con una cierta viscosidad, tiene una mejor estabilidad de resistencia al calor y resistencia a la sal, y fuertes propiedades antibacterianas. Sin moho ni deterioro. Tiene las características de alta pureza, alto grado de sustitución y distribución uniforme de sustituyentes. Se puede usar como aglutinante, espesante, modificador de reología, reductor de pérdida de fluidos, estabilizador de suspensión, etc. La celulosa polianiónica (PAC) se usa ampliamente en todas las industrias donde se puede aplicar CMC, lo que puede reducir en gran medida la dosis, facilitar el uso, proporcionar una mejor estabilidad y cumplir con los requisitos de proceso más altos.

La cianoetilelulosa es el producto de reacción de celulosa y acrilonitrilo bajo la catálisis de álcali.

La cianoetilcelulosa tiene un coeficiente de baja pérdida dieléctrica y de baja pérdida y puede usarse como una matriz de resina para las lámparas de fósforo y electroluminiscente. La cianoetil celululosa baja se puede usar como papel aislante para transformadores.

Se han preparado alcohol grasos más altos, éteres alcenílicos y alcohol aromáticos de la celulosa, pero no se han utilizado en la práctica.

Los métodos de preparación de éter de celulosa se pueden dividir en método de medio de agua, método de solvente, método de amasado, método de suspensión, método de gas-sólido, método de fase líquida y la combinación de los métodos anteriores.

5. Principio de preparación:

La alta pulpa α-celulosa se empapa con una solución alcalina para hincharla para destruir más enlaces de hidrógeno, facilitar la difusión de reactivos y generar celulosa alcalina, y luego reaccionar con el agente de eterificación para obtener éter de celulosa. Los agentes eterificantes incluyen haluros de hidrocarburos (o sulfatos), epóxidos y compuestos insaturados α y β con aceptores de electrones.

6. Rendimiento básico:

Los aditivos juegan un papel clave en la mejora del rendimiento de la construcción de mortero mezclado en seco y representan más del 40% del costo del material en mortero mezclado en seco. Una parte considerable de la mezcla en el mercado interno es suministrada por fabricantes extranjeros, y el proveedor también proporciona la dosis de referencia del producto. Como resultado, el costo de los productos de mortero mezclado en seco sigue siendo alto, y es difícil popularizar la mampostería común y los morteros de enlucido con una gran cantidad y una amplia gama. Los productos de mercado de alta gama están controlados por empresas extranjeras, y los fabricantes de morteros de mezcla en seco tienen bajas ganancias y una mala asequibilidad de los precios; La aplicación de aditivos carece de investigación sistemática y específica, y sigue ciegamente fórmulas extranjeras.

El agente de retención de agua es una mezcla clave para mejorar el rendimiento de retención de agua del mortero mezclado en seco, y también es uno de los aditivos clave para determinar el costo de los materiales de mortero mezclado en seco. La función principal deéter de celulosaes retención de agua.

Cellulosa Ether es un término general para una serie de productos producidos por la reacción de la celulosa alcalina y el agente eterificante en ciertas condiciones. La celulosa alcalina se reemplaza por diferentes agentes eterificantes para obtener diferentes éteres de celulosa. Según las propiedades de ionización de los sustituyentes, los éteres de celulosa se pueden dividir en dos categorías: iónica (como carboximetil celulosa) y no iónica (como la metilcelulosa). Según el tipo de sustituyente, el éter de celulosa se puede dividir en monoether (como la metilcelulosa) y el éter mixto (como la hidroxipropil metilelulosa). Según una solubilidad diferente, se puede dividir en solubilidad en el agua (como la hidroxietilcelulosa) y la solubilidad de solventes orgánicos (como etil celulosa). El mortero mezclado en seco es principalmente celulosa soluble en agua, y la celulosa soluble en agua se divide en tipo instantáneo y tipo de disolución retrasada tratada con superficie.

El mecanismo de acción del éter de celulosa en el mortero es el siguiente:

(1) Después de que el éter de celulosa en el mortero se disuelva en el agua, la distribución efectiva y uniforme del material cementoso en el sistema se garantiza debido a la actividad superficial, y el éter de celulosa, como un coloide protector, "envuelve" las partículas sólidas y una capa de la película lubricante se forman el proceso de la película externa. suavidad de la construcción.

(2) Debido a su propia estructura molecular, la solución de éter de celulosa hace que la humedad en el mortero no sea fácil de perder, y la libera gradualmente durante un largo período de tiempo, dotando al mortero con buena retención de agua y trabajabilidad.