セルロースエーテルアプリケーションとは何ですか？

セルロースエーテルの調製、セルロースエーテルの性能、セルロースエーテル塗布、特にコーティングへの応用。
キーワード：セルロースエーテル、性能、用途
セルロースは天然の高分子化合物です。その化学構造は、無水β-グルコースを基本環とする多糖類高分子です。各基本環には 1 つの第一級ヒドロキシル基と 2 つの第二級ヒドロキシル基があります。化学修飾によって一連のセルロース誘導体を得ることができ、セルロースエーテルもその 1 つです。セルロースエーテルは多くの産業で広く使用されています。

1.準備

セルロースエーテルは、セルロースとNaOHを反応させた後、モノクロロメタン、エチレンオキシド、プロピレンオキシドなどの各種機能性モノマーと反応させ、副生塩やセルロースナトリウムを洗浄することによって得られます。

2.パフォーマンス

2.1 外観: セルロースエーテルは白色または乳白色で、無臭、無毒、流動性のある繊維状の粉末で、水分を吸収しやすく、水に溶けて透明な粘稠で安定したコロイドになります。
2.2 イオン性: MC、MHEC、MHPC、HEC は非イオン性です。NaCMC、NaCMHECはアニオン性です。
2.3 エーテル化: エーテル化の特性とエーテル化の程度は、溶解性、フィルム形成能力、結合強度、耐塩性など、エーテル化中のセルロース エーテルの性能に影響を与えます。
2.4 溶解性: (1) MC は冷水に可溶、熱水に不溶、および一部の溶媒にも可溶です。MHECは冷水には溶けますが、熱水や有機溶媒には溶けません。ただし、MC と MHEC の水溶液を加熱すると MC と MHEC が析出します。MC は 45 ～ 60°C で沈殿しますが、混合エーテル化 MHEC の沈殿温度は 65 ～ 80°C に上昇します。温度が下がると、沈殿物は再溶解します。(2) HEC、NaCMC、および NaCMHEC は、どの温度でも水に可溶ですが、有機溶媒には不溶です (いくつかの例外を除きます)。
2.5 遅延膨潤: セルロースエーテルは中性 pH 水中ではある程度の遅延膨潤を持ちますが、アルカリ性 pH 水中ではこの遅延膨潤を克服できます。
2.6 粘度: セルロースエーテルはコロイドの形で水に溶解しますが、その粘度はセルロースエーテルの重合度に依存します。溶液には水和高分子が含まれています。高分子の絡み合いにより、溶液の流れ挙動はニュートン流体とは異なりますが、せん断力によって変化する挙動を示します。セルロースエーテルの高分子構造により、溶液の粘度は濃度の増加とともに急速に増加し、温度の上昇とともに急速に減少します。
2.7 生物学的安定性: 水相にはセルロースエーテルが使用されます。水が存在する限り細菌は増殖します。細菌が増殖すると酵素細菌が生成されます。この酵素はセルロースエーテルに隣接する非置換アンヒドログルコース単位の結合を切断し、ポリマーの分子量を減少させます。したがって、セルロースエーテル水溶液を長期間保存する場合には、防腐剤を添加する必要がある。これは、抗菌性セルロースエーテルであっても当てはまります。

3. 目的

3.1 油田: NaCMC は主に油田の開発に使用され、粘度を高めて水の損失を減らすために泥の製造に使用されます。さまざまな可溶性塩による汚染に耐性があり、油の回収率が向上します。カルボキシメチルヒドロキシプロピルセルロースナトリウムおよびカルボキシメチルヒドロキシエチルセルロースナトリウムは、良好な掘削泥水処理剤および完成流体を調製するための材料であり、高いパルプ化率、良好な耐塩性および耐カルシウム性、良好な増粘能力および耐熱性（160℃）を備えています。淡水、海水、飽和食塩水の完成液の調製に適しています。塩化カルシウムの重量により、さまざまな密度 (1.03 ～ 1.279/Cm3) の完成流体に配合でき、一定の粘度を持ちます。また、ヒドロキシエチルセルロースよりも流体損失が少なく、粘度増加能力と流体損失低減能力に優れており、石油生産量を増加させるための優れた添加剤です。
3.2 建築用セラミックス: NaCMC は遅延剤、保水剤、増粘剤、結合剤として使用できるため、製造されたセラミック製品の外観は良好で、欠陥や気泡がありません。
3.3 製紙: NaCMC は、紙の内部および外部のサイジング、充填および紙表面の保持に使用され、カゼインの代わりに使用されるため、印刷インクが容易に浸透し、エッジが鮮明になります。壁紙の製造において、顔料分散剤、粘着付与剤、安定剤、サイズ剤として使用できます。
3.4 繊維: NaCMC は繊維業界で穀物やサイジングの代替品として使用されており、劣化したりカビが生えたりしにくいです。捺染や染色の際、糊抜きの必要がなく、染料が水中で均一なコロイドを得ることができるため、染料の親水性と浸透性が高まります。また、粘度変化が少ないため色差の調整が容易です。CMHEC はパルプの印刷および染色用の増粘剤として使用され、残留物が少なく色収率が高く、印刷および染色の品質は単一のイオン性および非イオン性セルロース エーテル製品よりもはるかに優れています。
3.5 タバコ: NaCMC はタバコの結合に使用されます。溶解が早く、結合力が強いため、タバコの品質向上とコスト削減に貢献します。
3.6 化粧品: NaCMC は固体シルト原料のペースト製品を分散、懸濁、安定化する役割を果たし、液体または乳化化粧品では増粘、分散、均質化の役割を果たします。軟膏やシャンプーの乳化剤、増粘剤、安定剤としても使用できます。
3.7 電池: NaCMC は高純度で、優れた耐酸性と耐塩性を持ち、特に鉄と重金属の含有量が低く、コロイドは非常に安定しているため、アルカリ電池や亜鉛マンガン電池に適しています。
3.8 水性塗料: HEC および MHEC は、ラテックス塗料の安定剤、増粘剤、保水剤として使用できます。さらに、着色セメント塗料の分散剤、粘着付与剤、皮膜形成剤としても使用できます。
3.9 建築材料：石膏下層およびセメント下層の漆喰およびモルタル、および地塗り左官材の分散剤、保水剤および増粘剤として使用できます。
3.10 釉薬: 釉薬の接着剤として使用できます。
3.11 洗剤: 汚れが濃くなった場合の付着防止剤として使用できます。
3.12 乳化分散液: 安定剤および増粘剤として使用できます。
3.13 歯磨き粉: NaCMHPC は歯磨き粉の接着剤の安定剤として使用できます。良好なチキソトロピー特性を備えているため、歯磨き粉の形状が良く、変形せずに長期間使用でき、均一で繊細な味が得られます。NaCMHPCは耐塩性、耐酸性に優れており、その効果はCMCをはるかに上回ります。

4. コーティングおよびペーストへの応用

セルロースエーテルはコーティングやペーストにおいて非常に重要な役割を果たします。配合量の合計 0 のみを添加してください。2% ～ 0.5% は増粘し、水を保持し、顔料や充填剤の沈降を防ぎ、接着力と結合強度を高めます。
4.1 粘度：セルロースエーテル水溶液の粘度はせん断力によって変化し、セルロースエーテルで増粘した塗料やペーストもこの性質を持ちます。コーティングの塗布を容易にするために、セルロースエーテルの種類と量を慎重に選択する必要があります。塗料にセルロースエーテルを使用する場合、中粘度品を選択できます。
4.2 保水性: セルロースエーテルは多孔質基材への湿気の急速な侵入を防ぐことができるため、施工プロセス全体を通じて、急速に乾燥することなく均一なコーティングを形成できます。エマルジョンの含有量が多い場合、セルロースエーテルの使用量を少なくすることで保水性の要件を満たすことができます。塗料およびスラリーの保水性は、セルロースエーテルの濃度と塗装された基材の温度に依存します。
4.3 安定した顔料と充填剤: 顔料と充填剤は沈殿する傾向があります。塗料を均一かつ安定に保つためには、顔料フィラーが懸濁状態にある必要があります。セルロースエーテルを使用すると、塗料に一定の粘度を持たせることができ、保管中に沈殿が発生しません。
4.4 接着力と接着強度: セルロースエーテルの保水性と接着力が優れているため、コーティングと基材間の良好な接着力が保証されます。MHECやNaCMCは乾燥接着力や付着力に優れているため、特に紙パルプに適していますが、HECは不向きです。
4.5 保護コロイド機能: セルロースエーテルの親水性により、コーティングの保護コロイドとして使用できます。
4.6 増粘剤: セルロース エーテルは、建築物の粘度を調整する増粘剤としてラテックス ペイントに広く使用されています。中粘度および高粘度のヒドロキシエチルセルロースおよびメチルヒドロキシエチルセルロースは、主にエマルジョン塗料に使用されます。場合によっては、セルロース エーテルを合成増粘剤 (ポリアクリレート、ポリウレタンなど) と一緒に使用して、ラテックス ペイントの特性を改善し、ラテックス ペイントに均一な安定性を与えることもできます。
セルロースエーテルはいずれも優れた保水性と増粘特性を持っていますが、いくつかの特性が異なります。アニオン性セルロースエーテル。二価および三価のカチオンと水不溶性の塩を容易に形成します。したがって、カルボキシメチルセルロースナトリウムは、メチルヒドロキシエチルセルロースやヒドロキシエチルファイバーと比較して、耐スクラブ性が劣ります。したがって、カルボキシメチルセルロースナトリウムは、安価なラテックス塗料配合物でのみ使用できます。
メチルヒドロキシエチルセルロースとメチルヒドロキシプロピルセルロースは、ヒドロキシエチルセルロースよりもせん断粘度が低く、界面活性剤特性が高いため、ラテックスペイントが飛び散る傾向が軽減されます。また、カルボキシメチルセルロースには界面活性剤としての効果はありません。
ヒドロキシエチルセルロースは、流動性が良く、ブラッシング抵抗が低く、ラテックス塗料の施工が容易であるという特徴を持っています。メチルヒドロキシエチルセルロースやメチルヒドロキシプロピルセルロースに比べ、顔料との相溶性が良いため、シルクラテックス塗料、カラーラテックス塗料、カラーペースト等に推奨されます。