Вытворныя цэлюлозы атрымліваюць этэрыфікацыяй або этэрыфікацыяй гідраксільных груп у палімерах цэлюлозы хімічнымі рэагентамі.У адпаведнасці са структурнымі характарыстыкамі прадуктаў рэакцыі вытворныя цэлюлозы можна падзяліць на тры катэгорыі: простыя эфіры цэлюлозы, складаныя эфіры цэлюлозы і эфіры цэлюлозы.Складаныя эфіры цэлюлозы, якія фактычна камерцыйна выкарыстоўваюцца: нітрат цэлюлозы, ацэтат цэлюлозы, бутырат ацэтату цэлюлозы і ксантат цэлюлозы.Да эфіраў цэлюлозы адносяцца: метылавая цэлюлоза, карбоксиметилцеллюлоза, этилцеллюлоза, гидроксиэтилцеллюлоза, цианоэтилцеллюлоза, гидроксипропилцеллюлоза і гидроксипропилметилцеллюлоза.Акрамя таго, існуюць змешаныя вытворныя эфіру.
Уласцівасці і прымяненне Дзякуючы выбару замяняючых рэагентаў і распрацоўцы тэхналагічнага працэсу, прадукт можна растварыць у вадзе, разведзеным растворы шчолачы або арганічным растваральніку, або мець тэрмапластычныя ўласцівасці, і можа быць выкарыстаны для вытворчасці хімічных валокнаў, плёнак, плёнкавых асноў, пластмас, ізаляцыі матэрыялы, пакрыцця, шлам, палімерны дыспергатар, харчовыя дабаўкі і штодзённыя хімічныя прадукты.Уласцівасці вытворных цэлюлозы звязаны з прыродай замяшчальнікаў, ступенню DS трох гідраксільных груп у групе глюкозы, якая замяшчаецца, і размеркаваннем замяшчальнікаў уздоўж макрамалекулярнага ланцуга.З-за выпадковасці рэакцыі, за выключэннем раўнамерна замешчанага прадукту, калі ўсе тры гідраксільныя групы замешчаны (DS роўна 3), у іншых выпадках (гамагенная рэакцыя або гетэрагенная рэакцыя) атрымліваюцца наступныя тры розныя пазіцыі замяшчэння: змешаныя прадукты з незамешчаных глюкозильных груп: ① моназамешчаных (DS роўны 1, C, C або C пазіцыя замешчана, структурная формула гл. цэлюлоза);② двузамещенный (DS роўны 2, C, C, C, C або C, C пазіцыі замененыя);③ поўная замена (DS роўны 3).Такім чынам, уласцівасці аднаго і таго ж вытворнага цэлюлозы з аднолькавым значэннем замяшчэння таксама могуць быць зусім рознымі.Напрыклад, дыяцэтат цэлюлозы, непасрэдна этэрыфікаваны да DS роўнага 2, нерастваральны ў ацэтоне, але дыяцэтат цэлюлозы, атрыманы омылением цалкам этэрыфікаванага трыацэтату цэлюлозы, можа быць цалкам раствораны ў ацэтоне.Гэтая гетэрагеннасць замяшчэння звязана з асноўнымі законамі эфіру цэлюлозы і рэакцый этэрыфікацыі.
Асноўны закон этэрыфікацыі цэлюлозы і рэакцыі этэрыфікацыі ў малекуле цэлюлозы, становішча трох гідраксільных груп у групе глюкозы розныя, а таксама ўплыў суседніх замяшчальнікаў і стэрычных перашкод таксама розныя.Адносная кіслотнасць і ступень дысацыяцыі трох гідраксільных груп: C>C>C.Калі рэакцыя этэрыфікацыі праводзіцца ў шчолачным асяроддзі, спачатку рэагуе гідраксільная група С, затым гідраксільная група С і, нарэшце, першасная гідраксільная група С.Калі рэакцыя этэрыфікацыі праводзіцца ў кіслай асяроддзі, цяжкасць рэакцыі кожнай гідраксільнай групы супрацьлеглая парадку рэакцыі этэрыфікацыі.Пры рэакцыі з аб'ёмным рэагентам замяшчэння эфект стэрычнай перашкоды аказвае важны ўплыў, і гідраксільная група С з меншым эфектам стэрычнай перашкоды рэагуе лягчэй, чым гідраксільныя групы С і С.
Цэлюлоза - гэта крышталічны прыродны палімер.Большасць рэакцый этэрыфікацыі і этэрыфікацыі з'яўляюцца гетэрагеннымі рэакцыямі, калі цэлюлоза застаецца цвёрдай.Стан дыфузіі рэакцыйных рэагентаў у цэлюлознае валакно называецца дасяжнасцю.Міжмалекулярнае размяшчэнне крышталічнай вобласці шчыльна арганізавана, і рэагент можа дыфузаваць толькі да крышталічнай паверхні.Міжмалекулярнае размяшчэнне ў аморфнай вобласці друзлае, і ёсць больш свабодных гідраксільных груп, якія лёгка кантактуюць з рэагентамі, з высокай даступнасцю і лёгкай рэакцыяй.Як правіла, сыравіна з высокай кристалличностью і вялікім памерам крышталяў не так проста ўступае ў рэакцыю, як сыравіна з нізкай кристалличностью і малым памерам крышталяў.Але гэта не зусім дакладна, напрыклад, хуткасць ацэтылявання сухіх віскозных валокнаў з больш нізкай кристалличностью і меншай кристалличностью значна ніжэй, чым у баваўнянага валакна з больш высокай кристалличностью і большай кристалличностью.Гэта адбываецца таму, што ў працэсе сушкі паміж суседнімі палімерамі ўтвараюцца кропкі вадароднай сувязі, што перашкаджае дыфузіі рэагентаў.Калі вільгаць у вільготнай цэлюлознай сыравіне замяніць больш буйным арганічным растваральнікам (напрыклад, воцатнай кіслатой, бензолам, пірыдзінам) і затым высушыць, яе рэакцыйная здольнасць значна палепшыцца, таму што высушванне не можа цалкам выгнаць растваральнік, і некаторыя большыя малекулы затрымліваюцца ў «дзірках» цэлюлознага сыравіны, утвараючы так званую цэлюлозу.Адлегласць, якая была павялічана за кошт набракання, аднавіць няпроста, што спрыяе дыфузіі рэагентаў і спрыяе хуткасці і аднастайнасці рэакцыі.Па гэтай прычыне ў працэсе вытворчасці розных вытворных цэлюлозы павінна быць адпаведная апрацоўка набракання.Звычайна ў якасці набракальніка выкарыстоўваецца вада, кіслата або раствор шчолачы пэўнай канцэнтрацыі.Акрамя таго, складанасць хімічнай рэакцыі растваральнай цэлюлозы з аднолькавымі фізічнымі і хімічнымі паказчыкамі часта вельмі розная, што выклікана марфалагічнымі фактарамі розных тыпаў раслін або клетак з рознымі біяхімічнымі і структурнымі функцыямі ў адной расліне.з.Першасная сценка вонкавага пласта расліннага валакна перашкаджае пранікненню рэагентаў і затрымлівае хімічныя рэакцыі, таму звычайна неабходна выкарыстоўваць адпаведныя ўмовы ў працэсе варэння цэлюлозы, каб разбурыць першасную сценку, каб атрымаць растваральную цэлюлозу з лепшай рэакцыйнай здольнасцю.Напрыклад, багасная цэлюлоза з'яўляецца сыравінай з нізкай рэакцыйнай здольнасцю ў вытворчасці віскознай цэлюлозы.Пры падрыхтоўцы віскозы (раствора шчолачы ксантогената цэлюлозы) расходуецца больш серавугляроду, чым цэлюлозы з баваўнянага лінту і драўнянай масы.Хуткасць фільтрацыі ніжэй, чым у віскозы, прыгатаванай з іншай цэлюлозы.Гэта адбываецца таму, што першасная сценка клетак валакна цукровага трыснёга не была належным чынам пашкоджана падчас варэння цэлюлозы і падрыхтоўкі шчолачнай цэлюлозы звычайнымі метадамі, што прывяло да цяжкасці ў рэакцыі пажаўцення.
Папярэдне гідралізаваныя шчолачныя валакна жомавай цэлюлозы] і малюнак 2 [валокны жомавай цэлюлозы пасля насычэння шчолаччу] - гэта сканіраваныя электронным мікраскопам выявы паверхні валокнаў жомавай цэлюлозы пасля папярэдняга гідралізаванага шчолачнага працэсу і звычайнага шчолачнага насычэння адпаведна, першае ўсё яшчэ можна ўбачыць. ачысціць костачкі;у апошніх, хоць ямкі знікаюць з-за набракання раствора шчолачы, першасная сценка па-ранейшаму пакрывае ўсё валакно.Пры «другой насычэнні» (звычайная насычэнне з наступнай другой насычэннем разведзеным растворам шчолачы з вялікім эфектам набракання) або працэсе драбнення пагружэннем (звычайная насычэнне ў спалучэнні з механічным шліфаваннем) рэакцыя пажаўцення можа працякаць плаўна, хуткасць фільтрацыі віскозы значна паляпшаецца.Гэта тлумачыцца тым, што абодва з вышэйпералічаных метадаў могуць адслойвацца ад асноўнай сценкі, агаляючы ўнутраны пласт адносна лёгкай рэакцыі, што спрыяе пранікненню рэагентаў і паляпшае прадукцыйнасць рэакцыі (мал. 3 [другасная насычэнне валакна жомавай цэлюлозы ], Мал. Драбленне валокнаў багасавай цэлюлозы]).
У апошнія гады з'явіліся сістэмы неводных растваральнікаў, якія могуць непасрэдна раствараць цэлюлозу.Такія, як диметилформамид і NO, диметилсульфоксид і параформальдегид і іншыя змешаныя растваральнікі і г.д., дазваляюць цэлюлозе падвяргацца аднастайнай рэакцыі.Аднак некаторыя з вышэйзгаданых законаў рэакцый, якія не адпавядаюць фазе, больш не дзейнічаюць.Напрыклад, пры падрыхтоўцы дыяцэтату цэлюлозы, растваральнай у ацэтоне, няма неабходнасці падвяргаць гідролізу трыацэтату цэлюлозы, але яго можна непасрэдна этэрыфікаваць, пакуль DS не стане 2.
Час публікацыі: 27 лютага 2023 г