A cellulózszármazékokat cellulózpolimerek hidroxilcsoportjainak kémiai reagensekkel történő észterezésével vagy éterezésével állítják elő.A reakciótermékek szerkezeti jellemzői szerint a cellulózszármazékok három kategóriába sorolhatók: cellulóz-éterek, cellulóz-észterek és cellulóz-éter-észterek.A kereskedelemben ténylegesen használt cellulóz-észterek a következők: cellulóz-nitrát, cellulóz-acetát, cellulóz-acetát-butirát és cellulóz-xantát.A cellulóz-éterek közé tartozik a metil-cellulóz, karboxi-metil-cellulóz, etil-cellulóz, hidroxi-etil-cellulóz, ciano-etil-cellulóz, hidroxi-propil-cellulóz és hidroxi-propil-metil-cellulóz.Ezen kívül vannak észter-éter vegyes származékok.
Tulajdonságok és felhasználási terület A helyettesítő reagensek megválasztásával és az eljárás tervezésével a termék vízben, híg lúgos oldatban vagy szerves oldószerben oldható, vagy hőre lágyuló tulajdonságokkal rendelkezik, és felhasználható vegyi szálak, filmek, filmalapok, műanyagok, szigetelőanyagok előállítására. anyagok, bevonatok, iszap, polimer diszpergálószerek, élelmiszer-adalékanyagok és napi vegyi termékek.A cellulózszármazékok tulajdonságai a szubsztituensek természetétől, a szubsztituált glükózcsoporton lévő három hidroxilcsoport DS-fokától és a szubsztituensek eloszlásával függnek össze a makromolekuláris lánc mentén.A reakció véletlenszerűsége miatt, kivéve az egyenletesen szubsztituált terméket, amikor mindhárom hidroxilcsoport szubsztituált (DS 3), egyéb esetekben (homogén reakció vagy heterogén reakció) a következő három különböző szubsztitúciós helyzetet kapjuk: Vegyes termékek szubsztituálatlan glükozilcsoportok: ① monoszubsztituált (DS 1, C, C vagy C helyzet szubsztituált, szerkezeti képlet lásd cellulóz);② diszubsztituált (DS jelentése 2, C, C, C, C vagy C, C pozíciók szubsztituáltak);③ teljes helyettesítés (DS 3).Ezért az azonos helyettesítési értékkel rendelkező, azonos cellulózszármazék tulajdonságai is meglehetősen eltérőek lehetnek.Például a közvetlenül 2-es DS-re észterezett cellulóz-diacetát acetonban nem oldódik, de a teljesen észterezett cellulóz-triacetát elszappanosításával kapott cellulóz-diacetát teljesen feloldható acetonban.A szubsztitúciónak ez a heterogenitása a cellulózészter és az éterezési reakciók alaptörvényeihez kapcsolódik.
A cellulóz észterezésének és éterezési reakciójának alaptörvénye a cellulózmolekulában, a glükózcsoportban a három hidroxilcsoport helyzete eltérő, a szomszédos szubsztituensek és a sztérikus gátlás hatása is eltérő.A három hidroxilcsoport relatív savassága és disszociációs foka: C>C>C.Ha az éterezési reakciót lúgos közegben hajtjuk végre, először a C hidroxilcsoport, majd a C hidroxilcsoport, végül a C primer hidroxilcsoport reagál.Ha az észterezési reakciót savas közegben hajtjuk végre, az egyes hidroxilcsoportok reakciójának nehézsége ellentétes az éterezési reakció sorrendjével.Tömeges szubsztitúciós reagenssel reagálva a sztérikus gátlási hatás fontos szerepet játszik, és a kisebb sztérikus gátlási hatással rendelkező C hidroxilcsoport könnyebben reagál, mint a C és C hidroxilcsoport.
A cellulóz kristályos természetes polimer.Az észterezési és éterezési reakciók többsége heterogén reakció, amikor a cellulóz szilárd marad.A reakcióreagensek cellulózszálba való diffúziós állapotát elérhetõségnek nevezzük.A kristályos régió intermolekuláris elrendeződése szorosan elrendezett, és a reagens csak a kristályos felületre tud diffundálni.Az amorf régióban az intermolekuláris elrendeződés laza, több szabad hidroxilcsoport található, amelyek könnyen érintkeznek a reagensekkel, könnyen hozzáférhetők és könnyen reagálnak.Általában a nagy kristályosságú és nagy kristályméretű nyersanyagok nem olyan könnyen reagálnak, mint az alacsony kristályosságú és kis kristályméretű nyersanyagok.De ez nem teljesen igaz, például az alacsonyabb kristályosságú és kisebb kristályosságú száraz viszkózszálak acetilezési sebessége lényegesen alacsonyabb, mint a nagyobb kristályosságú és nagyobb kristályosságú pamutszálaké.Ennek az az oka, hogy a szárítási folyamat során a szomszédos polimerek között néhány hidrogénkötési pont keletkezik, ami akadályozza a reagensek diffúzióját.Ha a nedves cellulóz alapanyag nedvességét nagyobb szerves oldószerrel (például ecetsav, benzol, piridin) helyettesítjük, majd szárítjuk, akkor a reakcióképessége nagymértékben javul, mert a szárítás nem tudja teljesen kiűzni az oldószert, és néhány A molekulák beszorulnak a cellulóz nyersanyag „lyukaiba”, úgynevezett benntartott cellulózt képezve.A duzzadás következtében megnövekedett távolságot nem könnyű visszanyerni, ami elősegíti a reagensek diffúzióját, elősegíti a reakció sebességét és a reakció egyenletességét.Emiatt a különböző cellulózszármazékok előállítási folyamatában megfelelő duzzanatkezelést kell végezni.Általában vizet, savat vagy bizonyos koncentrációjú lúgoldatot használnak duzzasztószerként.Ezen túlmenően az oldódó pép azonos fizikai és kémiai mutatókkal járó kémiai reakciójának nehézsége gyakran nagyon eltérő, amit ugyanazon növényben különböző típusú növények vagy sejtek eltérő biokémiai és szerkezeti funkciójú morfológiai tényezői okoznak.nak,-nek.A növényi rost külső rétegének primer fala gátolja a reagensek behatolását és késlelteti a kémiai reakciókat, ezért általában megfelelő körülményeket kell alkalmazni a pépesítési folyamatban a primer fal megsemmisítésére, hogy jobb reakcióképességű oldódó pépet kapjunk.Például a bagaszpép a viszkózpép előállítása során gyenge reakcióképességű nyersanyag.A viszkóz (cellulóz-xantát alkáli oldat) készítése során több szén-diszulfidot használnak fel, mint a gyapotszál- és fapép.A szűrési sebesség alacsonyabb, mint a más pépekkel előállított viszkózé.Ennek az az oka, hogy a pépesítés és a lúgos cellulóz hagyományos módszerekkel történő előállítása során a cukornádrostsejtek elsődleges fala nem sérült meg megfelelően, ami megnehezíti a sárgulási reakciót.
Előhidrolizált lúgos bagasz rostok] és a 2. ábra [bagasse cellulóz rostok lúgos impregnálás után] elektronmikroszkópos pásztázó képek a bagasz cellulóz rostok felületéről előhidrolizált lúgos eljárás, illetve hagyományos lúgos impregnálás után, az előbbi még mindig látható tiszta gödrök;az utóbbiban ugyan a lúgoldat duzzadása miatt a gödrök eltűnnek, de a primer fal így is beborítja a teljes szálat.Ha a „második impregnálás” (közönséges impregnálás, majd egy második impregnálás híg lúgoldattal nagy duzzadó hatású) vagy merítési őrlés (közös impregnálás mechanikai őrléssel kombinálva) eljárás, a sárgás reakció zökkenőmentesen mehet végbe, a viszkóz szűrési sebesség jelentősen javult.Ennek az az oka, hogy mindkét fenti két módszer leválhatja a primer falat, szabaddá téve a viszonylag könnyű reakció belső rétegét, ami elősegíti a reagensek behatolását és javítja a reakcióteljesítményt (3. ábra [bagaszos cellulóz rost másodlagos impregnálása). ], ábra Bagasse Pulp Fibers őrlése]).
Az elmúlt években megjelentek a cellulózt közvetlenül feloldó nemvizes oldószerrendszerek.Ilyen például a dimetil-formamid és az NO, a dimetil-szulfoxid és a paraformaldehid, valamint egyéb oldószerkeverékek stb., amelyek lehetővé teszik a cellulóz homogén reakcióját.A fázison kívüli reakciók fent említett törvényei azonban már nem érvényesek.Például, ha acetonban oldódó cellulóz-diacetátot állítunk elő, nem szükséges a cellulóz-triacetát hidrolízise, de közvetlenül észterezhető, amíg a DS 2 nem lesz.
Feladás időpontja: 2023.02.27