Derivatet e celulozës prodhohen nga esterifikimi ose eterifikimi i grupeve hidroksil në polimeret e celulozës me reagentë kimikë.Sipas karakteristikave strukturore të produkteve të reaksionit, derivatet e celulozës mund të ndahen në tre kategori: eteret e celulozës, esteret e celulozës dhe esteret e eterit të celulozës.Esteret e celulozës që aktualisht përdoren në treg janë: nitrati i celulozës, acetati i celulozës, butirati acetat celulozë dhe xanthati i celulozës.Eteret e celulozës përfshijnë: metil celulozë, karboksimetil celulozë, etil celulozë, hidroksietil celulozë, cianoetil celulozë, hidroksipropil celulozë dhe hidroksipropil metil celulozë.Përveç kësaj, ekzistojnë derivate të përzier eter ester.
Vetitë dhe përdorimet Nëpërmjet përzgjedhjes së reagentëve zëvendësues dhe dizajnit të procesit, produkti mund të shpërndahet në ujë, tretësirë të holluar alkali ose tretës organik, ose të ketë veti termoplastike dhe mund të përdoret për prodhimin e fibrave kimike, filmave, bazave filmike, plastikës, izolues materiale, veshje, slurry, dispersant polimer, aditivë ushqimorë dhe produkte kimike të përditshme.Vetitë e derivateve të celulozës lidhen me natyrën e zëvendësuesve, shkallën DS të tre grupeve hidroksil në grupin e glukozës që zëvendësohen dhe shpërndarjen e zëvendësuesve përgjatë zinxhirit makromolekular.Për shkak të rastësisë së reaksionit, me përjashtim të produktit të zëvendësuar në mënyrë uniforme kur zëvendësohen të tre grupet hidroksil (DS është 3), në raste të tjera (reaksion homogjen ose reaksion heterogjen), fitohen këto tre pozicione të ndryshme zëvendësimi: Produkte të përziera me grupet e pazëvendësuara të glukozilit: ① të monozëvendësuara (DS është 1, pozicioni C, C ose C është zëvendësuar, formula strukturore shih celulozën);② i dyzëvendësuar (DS është 2, C, C, C, C Ose C, pozicionet C janë zëvendësuar);③ zëvendësim i plotë (DS është 3).Prandaj, vetitë e të njëjtit derivat të celulozës me të njëjtën vlerë zëvendësimi mund të jenë gjithashtu mjaft të ndryshme.Për shembull, diacetati i celulozës i esterifikuar drejtpërdrejt në një DS prej 2 është i patretshëm në aceton, por diacetati i celulozës i marrë nga saponifikimi i triacetatit të celulozës plotësisht të esterifikuar mund të tretet plotësisht në aceton.Ky heterogjenitet i zëvendësimit lidhet me ligjet bazë të reaksioneve të esterit të celulozës dhe eterifikimit.
Ligji bazë i esterifikimit të celulozës dhe reaksionit të eterifikimit në molekulën e celulozës, pozicionet e tre grupeve hidroksil në grupin e glukozës janë të ndryshme, dhe ndikimi i zëvendësuesve ngjitur dhe pengesa sterike janë gjithashtu të ndryshme.Aciditeti relativ dhe shkalla e disociimit të tre grupeve hidroksil janë: C>C>C.Kur reaksioni i eterifikimit kryhet në një mjedis alkalik, së pari reagon grupi hidroksil C, më pas grupi hidroksil C dhe në fund grupi hidroksil primar C.Kur reaksioni i esterifikimit kryhet në një mjedis acid, vështirësia e reagimit të secilit grup hidroksil është e kundërt me rendin e reaksionit të eterifikimit.Kur reagon me një reagent zëvendësues të rëndë, efekti i pengimit sterik ka një ndikim të rëndësishëm dhe grupi hidroksil C me një efekt më të vogël pengues sterik është më i lehtë për t'u reaguar sesa grupet hidroksil C dhe C.
Celuloza është një polimer natyral kristalor.Shumica e reaksioneve të esterifikimit dhe eterifikimit janë reaksione heterogjene kur celuloza mbetet e ngurtë.Gjendja e difuzionit të reagentëve të reaksionit në fibrën celuloze quhet arritshmëri.Rregullimi ndërmolekular i rajonit kristalor është rregulluar fort, dhe reagjenti mund të shpërndahet vetëm në sipërfaqen kristalore.Rregullimi ndërmolekular në rajonin amorf është i lirshëm dhe ka më shumë grupe hidroksil të lirë që kontaktohen lehtësisht me reagentët, me akses të lartë dhe reagim të lehtë.Në përgjithësi, lëndët e para me kristalinitet të lartë dhe përmasa të mëdha kristali nuk janë aq të lehta për t'u reaguar sa lëndët e para me kristalinitet të ulët dhe madhësi të vogël kristalore.Por kjo nuk është plotësisht e vërtetë, për shembull, shkalla e acetilimit të fibrave të viskozës së thatë me kristalinitet më të ulët dhe kristalinitet më të vogël është dukshëm më e ulët se ajo e fibrës së pambukut me kristalinitet më të lartë dhe kristalinitet më të madh.Kjo është për shkak se disa pika të lidhjes hidrogjenore gjenerohen midis polimereve ngjitur gjatë procesit të tharjes, gjë që pengon difuzionin e reagentëve.Nëse lagështia në lëndën e parë të lagësht të celulozës zëvendësohet nga një tretës organik më i madh (si acidi acetik, benzeni, piridina) dhe më pas thahet, reaktiviteti i tij do të përmirësohet shumë, sepse tharja nuk mund ta dëbojë plotësisht tretësin, dhe disa më të mëdhenj. molekulat bllokohen në "vrimat" e lëndës së parë të celulozës, duke formuar të ashtuquajturën celulozë të përmbajtur.Distanca që është zmadhuar nga ënjtja nuk është e lehtë për t'u rikuperuar, gjë që është e favorshme për difuzionin e reagentëve dhe nxit shpejtësinë e reagimit dhe uniformitetin e reaksionit.Për këtë arsye, në procesin e prodhimit të derivateve të ndryshëm të celulozës, duhet të ketë trajtim përkatës të fryrjes.Zakonisht uji, acidi ose një përqendrim i caktuar i tretësirës alkali përdoret si agjent ënjtjes.Përveç kësaj, vështirësia e reaksionit kimik të pulpës së tretur me të njëjtët tregues fizikë dhe kimikë është shpesh shumë e ndryshme, gjë që shkaktohet nga faktorët morfologjikë të llojeve të ndryshme të bimëve ose qelizave me funksione të ndryshme biokimike dhe strukturore në të njëjtën bimë.e.Muri primar i shtresës së jashtme të fibrës bimore pengon depërtimin e reagentëve dhe vonon reaksionet kimike, kështu që zakonisht është e nevojshme të përdoren kushtet përkatëse në procesin e pulpingut për të shkatërruar murin primar në mënyrë që të përftohet pulpë tretëse me reaktivitet më të mirë.Për shembull, tuli i bagasit është një lëndë e parë me reaktivitet të dobët në prodhimin e pulpës së viskozës.Gjatë përgatitjes së viskozës (tretësirë alkali xanthate celuloze), konsumohet më shumë disulfid karboni sesa pulpa e pambukut dhe tuli i drurit.Shkalla e filtrimit është më e ulët se ajo e viskozës së përgatitur me tula të tjera.Kjo për shkak se muri primar i qelizave të fibrave të kallam sheqerit nuk është dëmtuar siç duhet gjatë pulpimit dhe përgatitjes së celulozës alkali me metoda konvencionale, duke rezultuar në vështirësi në reaksionin e zverdhjes.
Fibrat e pulpës alkaline të bagasit të para-hidrolizuara] dhe Figura 2 [fibrat e pulpës së bagasit pas impregnimit alkalin] janë imazhe të skanimit me mikroskop elektronik të sipërfaqes së fibrave të pulpës së bagasit pas procesit alkaline të para-hidrolizuar dhe impregnimit alkalin konvencional, mund të shihen ende respektivisht. gropa të qarta;në këtë të fundit, megjithëse gropat zhduken për shkak të fryrjes së tretësirës alkaline, muri primar mbulon ende të gjithë fibrën.Nëse procesi i "ngopjes së dytë" (ngopje e zakonshme e ndjekur nga një ngopje e dytë me një zgjidhje të holluar alkali me një efekt të madh fryrjeje) ose bluarje me zhytje (ngopje e zakonshme e kombinuar me bluarje mekanike), reaksioni i zverdhjes mund të vazhdojë pa probleme, shkalla e filtrimit të viskozës është përmirësuar ndjeshëm.Kjo ndodh sepse të dyja dy metodat e mësipërme mund të heqin murin primar, duke ekspozuar shtresën e brendshme të reaksionit relativisht të lehtë, i cili është i favorshëm për depërtimin e reagentëve dhe përmirëson performancën e reaksionit (Fig. 3 [ngopja dytësore e fibrës së pulpës së bagasit ], Fig. Bluarja e fibrave të tulit të Bagasit]).
Në vitet e fundit, janë shfaqur sisteme tretës jo-ujorë që mund të shpërndajnë drejtpërdrejt celulozën.Të tilla si dimetilformamidi dhe NO, dimetil sulfoksidi dhe paraformaldehidi, dhe tretës të tjerë të përzier, etj., mundësojnë që celuloza t'i nënshtrohet një reaksioni homogjen.Megjithatë, disa nga ligjet e lartpërmendura të reagimeve jashtëfazore nuk zbatohen më.Për shembull, kur përgatitet diacetati i celulozës i tretshëm në aceton, nuk është e nevojshme t'i nënshtrohet hidrolizës së triacetatit të celulozës, por mund të esterifikohet drejtpërdrejt derisa DS të jetë 2.
Koha e postimit: Shkurt-27-2023