Id-derivattivi taċ-ċelluloża huma prodotti bl-esterifikazzjoni jew l-eterifikazzjoni ta 'gruppi hydroxyl f'polimeri taċ-ċelluloża b'reaġenti kimiċi.Skont il-karatteristiċi strutturali tal-prodotti ta 'reazzjoni, id-derivattivi taċ-ċelluloża jistgħu jinqasmu fi tliet kategoriji: eteri taċ-ċelluloża, esteri taċ-ċelluloża, u esteri tal-etere taċ-ċelluloża.L-esteri taċ-ċelluloża li huma attwalment użati kummerċjalment huma: nitrat taċ-ċelluloża, aċetat taċ-ċelluloża, butirat tal-aċetat taċ-ċelluloża u xanthate taċ-ċelluloża.Eteri taċ-ċelluloża jinkludu: ċelluloża tal-metil, ċelluloża tal-karbossimetil, ċelluloża tal-etil, ċelluloża idrossietil, ċelluloża ċjanoetil, ċelluloża idrossipropil u ċelluloża idrossipropil metil.Barra minn hekk, hemm derivattivi mħallta ester etere.
Proprjetajiet u użi Permezz ta 'l-għażla ta' reaġenti ta 'sostituzzjoni u disinn tal-proċess, il-prodott jista' jiġi maħlul fl-ilma, soluzzjoni alkali dilwita jew solvent organiku, jew ikollu proprjetajiet termoplastiku, u jista 'jintuża biex jimmanifattura fibri kimiċi, films, bażijiet tal-films, plastiks, iżolanti materjali, kisjiet, demel likwidu, dispersant polimeriku, addittivi tal-ikel u prodotti kimiċi ta 'kuljum.Il-proprjetajiet tad-derivattivi taċ-ċelluloża huma relatati man-natura tas-sostituenti, il-grad DS tat-tliet gruppi hydroxyl fuq il-grupp tal-glukożju li qed jiġi sostitwit, u d-distribuzzjoni tas-sostituenti tul il-katina makromolekulari.Minħabba l-mod aleatorju tar-reazzjoni, ħlief għall-prodott sostitwit b'mod uniformi meta t-tliet gruppi hydroxyl huma sostitwiti (DS huwa 3), f'każijiet oħra (reazzjoni omoġenja jew reazzjoni eteroġenja), jinkisbu t-tliet pożizzjonijiet ta' sostituzzjoni differenti li ġejjin: Prodotti mħallta b' gruppi glukosil mhux sostitwiti: ① monosostitut (DS hija 1, C, C jew pożizzjoni C hija sostitwita, formula strutturali ara ċelluloża);② disubstitut (DS huwa 2, C, C, C, C Jew C, pożizzjonijiet C huma sostitwiti);③ sostituzzjoni sħiħa (DS hija 3).Għalhekk, il-proprjetajiet tal-istess derivattiv taċ-ċelluloża bl-istess valur ta 'sostituzzjoni jistgħu wkoll ikunu pjuttost differenti.Pereżempju, id-diaċetat taċ-ċelluloża esterifikat direttament għal DS ta '2 ma jinħallx fl-aċetun, iżda d-diaċetat taċ-ċelluloża miksub bis-saponifikazzjoni ta' triaċetat taċ-ċelluloża esterifikat għal kollox jista 'jiġi maħlul kompletament fl-aċetun.Din l-eteroġeneità tas-sostituzzjoni hija relatata mal-liġijiet bażiċi tal-ester taċ-ċelluloża u r-reazzjonijiet tal-eterifikazzjoni.
Il-liġi bażika tal-esterifikazzjoni taċ-ċelluloża u r-reazzjoni ta 'eterifikazzjoni fil-molekula taċ-ċelluloża, il-pożizzjonijiet tat-tliet gruppi hydroxyl fil-grupp tal-glukożju huma differenti, u l-influwenza ta' sostituenti adjaċenti u tfixkil steriku huma wkoll differenti.L-aċidità relattiva u l-grad ta 'dissoċjazzjoni tat-tliet gruppi hydroxyl huma: C>C>C.Meta r-reazzjoni ta 'eterifikazzjoni titwettaq f'medju alkalin, il-grupp C hydroxyl jirreaġixxi l-ewwel, imbagħad il-grupp C hydroxyl, u finalment il-grupp C hydroxyl primarju.Meta r-reazzjoni ta 'esterifikazzjoni titwettaq f'medja aċiduża, id-diffikultà tar-reazzjoni ta' kull grupp ta 'hydroxyl hija opposta għall-ordni tar-reazzjoni ta' eterifikazzjoni.Meta tirreaġixxi ma 'reaġent ta' sostituzzjoni goff, l-effett ta 'tfixkil steriku għandu influwenza importanti, u l-grupp C hydroxyl b'effett ta' tfixkil steriku iżgħar huwa aktar faċli biex jirreaġixxi mill-gruppi C u C hydroxyl.
Iċ-ċelluloża hija polimeru naturali kristallin.Ħafna mir-reazzjonijiet ta 'esterifikazzjoni u eterifikazzjoni huma reazzjonijiet eteroġenji meta ċ-ċelluloża tibqa' solida.L-istat tad-diffużjoni tar-reaġenti tar-reazzjoni fil-fibra taċ-ċelluloża jissejjaħ l-ilħuq.L-arranġament intermolekulari tar-reġjun kristallin huwa rranġat sewwa, u r-reaġent jista 'jxerred biss mal-wiċċ kristallin.L-arranġament intermolekulari fir-reġjun amorfu huwa maħlul, u hemm aktar gruppi ta 'hydroxyl ħielsa li huma faċli biex jiġu kuntattjati ma' reaġenti, b'aċċessibbiltà għolja u reazzjoni faċli.Ġeneralment, materja prima bi kristallinità għolja u daqs tal-kristall kbir mhumiex faċli biex jirreaġixxu daqs materja prima b'kristallinità baxxa u daqs żgħir tal-kristall.Iżda dan mhux veru għal kollox, pereżempju, ir-rata ta 'aċetilazzjoni ta' fibri tal-viscose niexfa b'kristallinità aktar baxxa u kristallinità iżgħar hija sinifikament aktar baxxa minn dik tal-fibra tal-qoton b'kristallinità ogħla u kristallinità akbar.Dan huwa minħabba li xi punti ta 'rbit ta' l-idroġenu huma ġġenerati bejn polimeri li jmissu magħhom matul il-proċess tat-tnixxif, li jfixkel id-diffużjoni tar-reaġenti.Jekk l-umdità fil-materja prima taċ-ċelluloża mxarrba tiġi sostitwita b'solvent organiku akbar (bħal aċidu aċetiku, benżin, piridina) u mbagħad imnixxef, ir-reattività tagħha titjieb ħafna, minħabba li t-tnixxif ma jistax ikeċċi kompletament is-solvent, u xi L-akbar molekuli huma maqbuda fit-"toqob" tal-materja prima taċ-ċelluloża, li jiffurmaw l-hekk imsejħa ċelluloża kontenuta.Id-distanza li ġiet imkabbra minn nefħa mhix faċli biex tirkupra, li twassal għad-diffużjoni tar-reaġenti, u tippromwovi r-rata ta 'reazzjoni u l-uniformità tar-reazzjoni.Għal din ir-raġuni, fil-proċess ta 'produzzjoni ta' diversi derivattivi taċ-ċelluloża, għandu jkun hemm trattament ta 'nefħa korrispondenti.Normalment l-ilma, l-aċidu jew ċerta konċentrazzjoni ta 'soluzzjoni alkali tintuża bħala aġent ta' nefħa.Barra minn hekk, id-diffikultà tar-reazzjoni kimika tal-polpa li tinħall bl-istess indikaturi fiżiċi u kimiċi ħafna drabi hija differenti ħafna, li hija kkawżata mill-fatturi morfoloġiċi ta 'diversi tipi ta' pjanti jew ċelloli b'funzjonijiet bijokimiċi u strutturali differenti fl-istess impjant.ta.Il-ħajt primarju tas-saff ta 'barra tal-fibra tal-pjanti jfixkel il-penetrazzjoni tar-reaġenti u jtardja r-reazzjonijiet kimiċi, għalhekk huwa ġeneralment meħtieġ li jintużaw kundizzjonijiet korrispondenti fil-proċess tal-polping biex jeqirdu l-ħajt primarju sabiex tinkiseb polpa li tinħall b'reattività aħjar.Pereżempju, il-polpa tal-bagasse hija materja prima b'reattività fqira fil-produzzjoni tal-polpa tal-viscose.Meta tipprepara l-viscose (soluzzjoni alkali taċ-ċelluloża xanthate), jiġi kkunsmat aktar disulfide tal-karbonju minn polpa tal-linter tal-qoton u polpa tal-injam.Ir-rata tal-filtrazzjoni hija aktar baxxa minn dik tal-viscose ippreparat b'polpi oħra.Dan huwa minħabba li l-ħajt primarju taċ-ċelloli tal-fibra tal-kannamieli ma ġiex imħassar sewwa waqt il-polping u l-preparazzjoni ta 'ċelluloża alkali b'metodi konvenzjonali, li jirriżulta f'diffikultà fir-reazzjoni ta' safra.
Fibri tal-polpa tal-bagasse alkalini idrolizzati minn qabel] u l-Figura 2 [fibri tal-polpa tal-bagasse wara l-impregnazzjoni tal-alkali] huma stampi tal-iskannjar tal-mikroskopju elettroniku tal-wiċċ tal-fibri tal-polpa tal-bagasse wara proċess alkalin idrolizzat minn qabel u impregnazzjoni alkalina konvenzjonali rispettivament, l-ewwel xorta tista 'tidher li fosos ċari;f'dan tal-aħħar, għalkemm il-fosos jisparixxu minħabba n-nefħa tas-soluzzjoni alkali, il-ħajt primarju għadu jkopri l-fibra kollha.Jekk il-proċess tat-"tieni impregnazzjoni" (impregnazzjoni ordinarja segwita mit-tieni impregnazzjoni b'soluzzjoni alkali dilwita b'effett kbir ta 'nefħa) jew dip-tħin (impregnazzjoni komuni flimkien ma' tħin mekkaniku), ir-reazzjoni ta 'tisfra tista' tipproċedi bla xkiel, ir-rata ta 'filtrazzjoni tal-viscose hija mtejba b'mod sinifikanti.Dan huwa minħabba li ż-żewġ metodi ta 'hawn fuq jistgħu jitqaxxru l-ħajt primarju, jesponu s-saff ta' ġewwa tar-reazzjoni relattivament faċli, li twassal għall-penetrazzjoni tar-reaġenti u ttejjeb il-prestazzjoni tar-reazzjoni (Fig. 3 [impregnazzjoni sekondarja tal-fibra tal-polpa tal-bagasse ], Fig. Tħin tal-Fibri tal-Polpa tal-Bagasse]).
F'dawn l-aħħar snin, ħarġu sistemi ta 'solventi mhux milwiema li jistgħu jdewbu direttament iċ-ċelluloża.Bħal dimethylformamide u NO, dimethyl sulfoxide u paraformaldehyde, u solventi oħra mħallta, eċċ., Jippermettu li ċ-ċelluloża tgħaddi minn reazzjoni omoġenja.Madankollu, xi wħud mil-liġijiet imsemmija hawn fuq ta 'reazzjonijiet barra mill-fażi m'għadhomx japplikaw.Pereżempju, meta tipprepara d-diaċetat taċ-ċelluloża li jinħall fl-aċetun, mhux meħtieġ li jgħaddi minn idroliżi ta 'triaċetat taċ-ċelluloża, iżda jista' jiġi esterifikat direttament sakemm id-DS ikun 2.
Ħin tal-post: Frar-27-2023