Ang mga cellulose derivative ay ginawa sa pamamagitan ng esterification o etherification ng mga hydroxyl group sa cellulose polymers na may mga kemikal na reagents.Ayon sa mga istrukturang katangian ng mga produkto ng reaksyon, ang mga cellulose derivatives ay maaaring nahahati sa tatlong kategorya: cellulose ethers, cellulose esters, at cellulose ether esters.Ang mga cellulose ester na aktwal na ginagamit sa komersyo ay: cellulose nitrate, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate at cellulose xanthate.Kasama sa mga cellulose ether ang: methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, ethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, cyanoethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose at hydroxypropyl methyl cellulose.Bilang karagdagan, mayroong mga ester ether mixed derivatives.
Mga katangian at gamit Sa pamamagitan ng pagpili ng mga pamalit na reagents at disenyo ng proseso, ang produkto ay maaaring matunaw sa tubig, maghalo ng alkali solution o organic solvent, o magkaroon ng thermoplastic properties, at maaaring magamit sa paggawa ng mga kemikal na fibers, pelikula, film base, plastic, insulating. materyales, coatings, slurry, polymeric dispersant, food additives at pang-araw-araw na produktong kemikal.Ang mga katangian ng cellulose derivatives ay nauugnay sa likas na katangian ng mga substituent, ang antas ng DS ng tatlong hydroxyl group sa glucose group na pinapalitan, at ang pamamahagi ng mga substituent sa kahabaan ng macromolecular chain.Dahil sa randomness ng reaksyon, maliban sa pare-parehong napapalitan na produkto kapag ang lahat ng tatlong hydroxyl group ay pinalitan (DS ay 3), sa ibang mga kaso (homogeneous reaction o heterogenous reaction), ang sumusunod na tatlong magkakaibang posisyon ng pagpapalit ay nakuha: Mga pinaghalong produkto na may unsubstituted glucosyl group: ① monosubstituted (DS ay 1, C, C o C posisyon ay pinalitan, structural formula tingnan ang selulusa);② napalitan (ang DS ay 2, C, C, C, C o C, C posisyon ay pinalitan);③ buong pagpapalit (DS ay 3).Samakatuwid, ang mga katangian ng parehong cellulose derivative na may parehong halaga ng pagpapalit ay maaari ding maging lubos na naiiba.Halimbawa, ang cellulose diacetate na direktang esterified sa isang DS ng 2 ay hindi matutunaw sa acetone, ngunit ang cellulose diacetate na nakuha sa pamamagitan ng saponification ng ganap na esterified cellulose triacetate ay maaaring ganap na matunaw sa acetone.Ang heterogeneity ng pagpapalit na ito ay nauugnay sa mga pangunahing batas ng cellulose ester at mga reaksyon ng etherification.
Ang pangunahing batas ng cellulose esterification at etherification reaksyon sa cellulose molecule, ang mga posisyon ng tatlong hydroxyl group sa glucose group ay iba, at ang impluwensya ng mga katabing substituent at steric hindrance ay iba rin.Ang kamag-anak na kaasiman at antas ng dissociation ng tatlong pangkat ng hydroxyl ay: C>C>C.Kapag ang reaksyon ng etherification ay isinasagawa sa isang alkaline medium, ang C hydroxyl group ay unang tumutugon, pagkatapos ay ang C hydroxyl group, at sa wakas ang C pangunahing hydroxyl group.Kapag ang reaksyon ng esterification ay isinasagawa sa isang acidic na daluyan, ang kahirapan ng reaksyon ng bawat pangkat ng hydroxyl ay kabaligtaran sa pagkakasunud-sunod ng reaksyon ng etherification.Kapag tumutugon sa isang napakalaking substitution reagent, ang steric hindrance effect ay may mahalagang impluwensya, at ang C hydroxyl group na may mas maliit na steric hindrance effect ay mas madaling mag-react kaysa sa C at C hydroxyl group.
Ang selulusa ay isang mala-kristal na natural na polimer.Karamihan sa mga reaksyon ng esterification at etherification ay mga heterogenous na reaksyon kapag nananatiling solid ang selulusa.Ang estado ng pagsasabog ng mga reaksyong reagent sa cellulose fiber ay tinatawag na reachability.Ang intermolecular arrangement ng mala-kristal na rehiyon ay mahigpit na nakaayos, at ang reagent ay maaari lamang magkalat sa mala-kristal na ibabaw.Ang intermolecular arrangement sa amorphous na rehiyon ay maluwag, at mayroong higit pang mga libreng hydroxyl group na madaling makipag-ugnayan sa mga reagents, na may mataas na accessibility at madaling reaksyon.Sa pangkalahatan, ang mga hilaw na materyales na may mataas na pagkikristal at malalaking sukat ng kristal ay hindi kasingdali ng reaksyon ng mga hilaw na materyales na may mababang kristal at maliit na laki ng kristal.Ngunit hindi ito ganap na totoo, halimbawa, ang rate ng acetylation ng dry viscose fibers na may mas mababang crystallinity at mas maliit na crystallinity ay makabuluhang mas mababa kaysa sa cotton fiber na may mas mataas na crystallinity at mas malaking crystallinity.Ito ay dahil ang ilang mga hydrogen bonding point ay nabuo sa pagitan ng mga katabing polimer sa panahon ng proseso ng pagpapatayo, na humahadlang sa pagsasabog ng mga reagents.Kung ang kahalumigmigan sa wet cellulose raw na materyal ay pinalitan ng isang mas malaking organic solvent (tulad ng acetic acid, benzene, pyridine) at pagkatapos ay tuyo, ang reaktibiti nito ay lubos na mapapabuti, dahil ang pagpapatayo ay hindi maaaring ganap na itaboy ang solvent, at ang ilang mas malaki. ang mga molekula ay nakulong sa "mga butas" ng hilaw na materyal ng selulusa, na bumubuo ng tinatawag na nilalamang selulusa.Ang distansya na pinalaki ng pamamaga ay hindi madaling mabawi, na nakakatulong sa pagsasabog ng mga reagents, at nagtataguyod ng rate ng reaksyon at pagkakapareho ng reaksyon.Para sa kadahilanang ito, sa proseso ng paggawa ng iba't ibang mga derivatives ng selulusa, dapat mayroong kaukulang paggamot sa pamamaga.Karaniwan ang tubig, acid o isang tiyak na konsentrasyon ng solusyon sa alkali ay ginagamit bilang ahente ng pamamaga.Bilang karagdagan, ang kahirapan ng kemikal na reaksyon ng dissolving pulp na may parehong pisikal at kemikal na mga tagapagpahiwatig ay madalas na ibang-iba, na sanhi ng mga morphological na kadahilanan ng iba't ibang uri ng mga halaman o mga cell na may iba't ibang biochemical at structural function sa parehong halaman.ng.Ang pangunahing pader ng panlabas na patong ng hibla ng halaman ay humahadlang sa pagtagos ng mga reagents at nagpapabagal sa mga reaksiyong kemikal, kaya karaniwang kinakailangan na gumamit ng kaukulang mga kondisyon sa proseso ng pagpul-pal upang sirain ang pangunahing pader upang makakuha ng dissolving pulp na may mas mahusay na reaktibiti.Halimbawa, ang bagasse pulp ay isang hilaw na materyal na may mahinang reaktibiti sa paggawa ng viscose pulp.Kapag naghahanda ng viscose (cellulose xanthate alkali solution), mas maraming carbon disulfide ang natupok kaysa cotton linter pulp at wood pulp.Ang rate ng pagsasala ay mas mababa kaysa sa viscose na inihanda kasama ng iba pang mga pulp.Ito ay dahil ang pangunahing pader ng mga selula ng hibla ng tubo ay hindi napinsala nang maayos sa panahon ng pagpul-pal at ang paghahanda ng alkali cellulose sa pamamagitan ng maginoo na mga pamamaraan, na nagreresulta sa kahirapan sa pag-yellowing ng reaksyon.
Ang pre-hydrolyzed alkaline bagasse pulp fibers] at Figure 2 [bagasse pulp fibers pagkatapos ng alkali impregnation] ay mga electron microscope na nag-scan ng mga larawan ng ibabaw ng bagasse pulp fibers pagkatapos ng pre-hydrolyzed alkaline na proseso at conventional alkaline impregnation ayon sa pagkakabanggit, ang dating ay makikita pa rin sa malinaw na mga hukay;sa huli, kahit na ang mga hukay ay nawawala dahil sa pamamaga ng solusyon ng alkali, ang pangunahing pader ay sumasakop pa rin sa buong hibla.Kung ang "pangalawang impregnation" (ordinaryong impregnation na sinusundan ng pangalawang impregnation na may dilute alkali solution na may malaking epekto ng pamamaga) o dip-grinding (karaniwang impregnation na sinamahan ng mechanical grinding), ang yellowing reaction ay maaaring magpatuloy nang maayos, ang viscose filtration rate ay makabuluhang napabuti.Ito ay dahil ang dalawang pamamaraan sa itaas ay maaaring mag-alis ng pangunahing pader, na naglalantad sa panloob na layer ng medyo madaling reaksyon, na nakakatulong sa pagtagos ng mga reagents at nagpapabuti sa pagganap ng reaksyon (Larawan 3 [pangalawang impregnation ng bagasse pulp fiber ], Fig. Paggiling ng Bagasse Pulp Fibers]).
Sa mga nagdaang taon, lumitaw ang mga non-aqueous solvent system na maaaring direktang matunaw ang selulusa.Tulad ng dimethylformamide at NO, dimethyl sulfoxide at paraformaldehyde, at iba pang mixed solvents, atbp., ay nagbibigay-daan sa selulusa na sumailalim sa isang homogenous na reaksyon.Gayunpaman, ang ilan sa mga nabanggit na batas ng mga out-of-phase na reaksyon ay hindi na nalalapat.Halimbawa, kapag naghahanda ng cellulose diacetate na natutunaw sa acetone, hindi kinakailangang sumailalim sa hydrolysis ng cellulose triacetate, ngunit maaaring direktang i-esterify hanggang ang DS ay 2.
Oras ng post: Peb-27-2023