Sellulosederivate word geproduseer deur verestering of verethering van hidroksielgroepe in sellulosepolimere met chemiese reagense.Volgens die strukturele kenmerke van die reaksieprodukte kan sellulose-derivate in drie kategorieë verdeel word: sellulose-eters, sellulose-esters en sellulose-eters.Die sellulose-esters wat eintlik kommersieel gebruik word, is: sellulose-nitraat, sellulose-asetaat, sellulose-asetaat-butiraat en sellulose-xantaat.Sellulose-eters sluit in: metielsellulose, karboksimetielsellulose, etielsellulose, hidroksiëtielsellulose, sianoetielsellulose, hidroksipropielsellulose en hidroksipropielmetielsellulose.Daarbenewens is daar ester eter gemengde afgeleides.
Eienskappe en gebruike Deur die keuse van vervangingsreagense en prosesontwerp kan die produk opgelos word in water, verdunde alkalioplossing of organiese oplosmiddel, of termoplastiese eienskappe hê, en kan dit gebruik word om chemiese vesels, films, filmbasisse, plastiek, isolasie te vervaardig. materiale, bedekkings, suspensie, polimeriese dispergeermiddel, voedselbymiddels en daaglikse chemiese produkte.Die eienskappe van sellulosederivate hou verband met die aard van die substituente, die graad DS van die drie hidroksielgroepe op die glukosegroep wat gesubstitueer word, en die verspreiding van die substituente langs die makromolekulêre ketting.As gevolg van die ewekansigheid van die reaksie, behalwe vir die eenvormig gesubstitueerde produk wanneer al drie hidroksielgroepe gesubstitueer is (DS is 3), word in ander gevalle (homogene reaksie of heterogene reaksie), die volgende drie verskillende substitusieposisies verkry: Gemengde produkte met ongesubstitueerde glukosielgroepe: ① monogesubstitueerd (DS is 1, C, C of C posisie is gesubstitueerd, struktuurformule sien sellulose);② ongesubstitueerde (DS is 2, C, C, C, C of C, C-posisies word vervang);③ volle vervanging (DS is 3).Daarom kan die eienskappe van dieselfde sellulose-afgeleide met dieselfde substitusiewaarde ook heel anders wees.Byvoorbeeld, sellulose-diasetaat wat direk verester is tot 'n DS van 2 is onoplosbaar in asetoon, maar sellulose-diasetaat wat verkry word deur verseping van volledig veresterde sellulose-triasetaat kan heeltemal in asetoon opgelos word.Hierdie heterogeniteit van substitusie hou verband met die basiese wette van sellulose-ester en veretheringsreaksies.
Die basiese wet van sellulose-verestering en veretheringsreaksie in die sellulosemolekule, die posisies van die drie hidroksielgroepe in die glukosegroep verskil, en die invloed van aangrensende substituente en steriese hindering is ook anders.Die relatiewe suurheid en graad van dissosiasie van die drie hidroksielgroepe is: C>C>C.Wanneer die veretheringsreaksie in 'n alkaliese medium uitgevoer word, reageer die C-hidroksielgroep eerste, dan die C-hidroksielgroep, en laastens die C primêre hidroksielgroep.Wanneer die veresteringsreaksie in 'n suur medium uitgevoer word, is die moeilikheid van die reaksie van elke hidroksielgroep teenoor die volgorde van die veretheringsreaksie.Wanneer met 'n lywige substitusiereagens reageer, het die steriese hinderende effek 'n belangrike invloed, en die C-hidroksielgroep met 'n kleiner steriese hinderende effek is makliker om te reageer as die C- en C-hidroksielgroepe.
Sellulose is 'n kristallyne natuurlike polimeer.Die meeste van die veresterings- en veretheringsreaksies is heterogene reaksies wanneer die sellulose solied bly.Die diffusietoestand van die reaksiereagense in die sellulosevesel word die bereikbaarheid genoem.Die intermolekulêre rangskikking van die kristallyne gebied is styf gerangskik, en die reagens kan slegs na die kristallyne oppervlak diffundeer.Die intermolekulêre rangskikking in die amorfe gebied is los, en daar is meer vrye hidroksielgroepe wat maklik met reagense in aanraking kan kom, met hoë toeganklikheid en maklike reaksie.Oor die algemeen is grondstowwe met hoë kristalliniteit en groot kristalgrootte nie so maklik om te reageer as grondstowwe met lae kristalliniteit en klein kristalgrootte nie.Maar dit is nie heeltemal waar nie, byvoorbeeld, die asetileringstempo van droë viskosevesels met laer kristalliniteit en kleiner kristalliniteit is aansienlik laer as dié van katoenvesel met hoër kristalliniteit en groter kristalliniteit.Dit is omdat sommige waterstofbindingspunte tussen aangrensende polimere gegenereer word tydens die droogproses, wat die diffusie van reagense belemmer.As die vog in die nat sellulose grondstof vervang word deur 'n groter organiese oplosmiddel (soos asynsuur, benseen, piridien) en dan gedroog word, sal die reaktiwiteit daarvan aansienlik verbeter word, omdat droging nie die oplosmiddel heeltemal kan uitdryf nie, en sommige Die groter molekules word vasgevang in die "gate" van die sellulose grondstof, wat sogenaamde vervatte sellulose vorm.Die afstand wat deur swelling vergroot is, is nie maklik om te herstel nie, wat bevorderlik is vir die diffusie van reagense, en die reaksietempo en eenvormigheid van die reaksie bevorder.Om hierdie rede, in die produksieproses van verskeie sellulosederivate, moet daar ooreenstemmende swelbehandeling wees.Gewoonlik word water, suur of 'n sekere konsentrasie van alkalioplossing as swelmiddel gebruik.Daarbenewens is die moeilikheid van die chemiese reaksie van die oplossende pulp met dieselfde fisiese en chemiese aanwysers dikwels baie verskillend, wat veroorsaak word deur die morfologiese faktore van verskeie soorte plante of selle met verskillende biochemiese en strukturele funksies in dieselfde plant.van.Die primêre wand van die buitenste laag plantvesel belemmer die penetrasie van reagense en vertraag chemiese reaksies, daarom is dit gewoonlik nodig om ooreenstemmende toestande in die verpulpingsproses te gebruik om die primêre wand te vernietig ten einde oplospulp met beter reaktiwiteit te verkry.Byvoorbeeld, bagasse pulp is 'n rou materiaal met swak reaktiwiteit in die produksie van viskose pulp.By die voorbereiding van viskose (sellulose xanthaat alkali-oplossing), word meer koolstofdisulfied verbruik as katoenlinterpulp en houtpulp.Die filtrasietempo is laer as dié van viskose wat met ander pulp voorberei is.Dit is omdat die primêre wand van suikerrietveselselle nie behoorlik beskadig is tydens verpulping en die voorbereiding van alkali-sellulose deur konvensionele metodes nie, wat lei tot moeilikheid in die vergelingsreaksie.
Voorgehidroliseerde alkaliese bagasse pulpvesels] en Figuur 2 [bagasse pulp vesels na alkali bevrugting] is elektronmikroskoop skandering beelde van die oppervlak van bagasse pulp vesels na onderskeidelik vooraf gehidroliseerde alkaliese proses en konvensionele alkaliese bevrugting, eersgenoemde kan steeds gesien word as duidelike putte;in laasgenoemde, hoewel die putte verdwyn as gevolg van die swelling van die alkali-oplossing, bedek die primêre wand steeds die hele vesel.As die "tweede bevrugting" (gewone bevrugting gevolg deur 'n tweede bevrugting met 'n verdunde alkali-oplossing met 'n groot swel-effek) of dip-maal (gewone bevrugting gekombineer met meganiese maal) proses, kan die vergelingsreaksie glad verloop, die viscose filtrasietempo is aansienlik verbeter.Dit is omdat beide bogenoemde twee metodes die primêre muur kan afskilfer, wat die binnelaag van die relatief maklike reaksie blootstel, wat bevorderlik is vir die penetrasie van reagense en die reaksieprestasie verbeter (Fig. 3 [sekondêre bevrugting van bagasse pulpvesel) ], Fig. Maal van Bagasse-pulpvesels]).
In onlangse jare het nie-waterige oplosmiddelstelsels ontstaan wat sellulose direk kan oplos.Soos dimetielformamied en NO, dimetielsulfoksied en paraformaldehied, en ander gemengde oplosmiddels, ens., stel sellulose in staat om 'n homogene reaksie te ondergaan.Sommige van die bogenoemde wette van uit-fase reaksies is egter nie meer van toepassing nie.Byvoorbeeld, wanneer sellulose-diasetaat oplosbaar in asetoon voorberei word, is dit nie nodig om hidrolise van sellulosetriasetaat te ondergaan nie, maar kan direk verester word totdat die DS 2 is.
Postyd: 27 Februarie 2023