การดัดแปลงเซลลูโลสอีเทอร์ริฟิเคชัน

01. การแนะนำเซลลูโลส

เซลลูโลสเป็นโพลีแซ็กคาไรด์โมเลกุลขนาดใหญ่ที่ประกอบด้วยกลูโคส ไม่ละลายในน้ำและตัวทำละลายอินทรีย์ทั่วไป เป็นส่วนประกอบหลักของผนังเซลล์พืช และยังเป็นโพลีแซ็กคาไรด์ที่มีการกระจายอย่างกว้างขวางและมีมากที่สุดในธรรมชาติ

เซลลูโลสเป็นทรัพยากรหมุนเวียนที่มีมากที่สุดในโลก และยังเป็นโพลีเมอร์ธรรมชาติที่มีการสะสมมากที่สุดอีกด้วย มีข้อดีคือสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ย่อยสลายได้ทางชีวภาพอย่างสมบูรณ์ และมีความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่ดี

02. เหตุผลในการปรับเปลี่ยนเซลลูโลส

โมเลกุลขนาดใหญ่ของเซลลูโลสมีหมู่ -OH จำนวนมาก เนื่องจากผลของพันธะไฮโดรเจน แรงระหว่างโมเลกุลขนาดใหญ่จึงมีค่อนข้างมาก ซึ่งจะนำไปสู่เอนทาลปีการหลอมละลายขนาดใหญ่ △H; ในทางกลับกันมีวงแหวนอยู่ในโมเลกุลขนาดใหญ่ของเซลลูโลส เช่นเดียวกับโครงสร้าง ความแข็งแกร่งของสายโซ่โมเลกุลจะมากกว่า ซึ่งจะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงเอนโทรปีของการหลอมละลายที่น้อยลง ΔS เหตุผลสองประการนี้ทำให้อุณหภูมิของเซลลูโลสหลอมเหลว (= △H / △S ) จะสูงขึ้น และอุณหภูมิการสลายตัวของเซลลูโลสค่อนข้างต่ำ ดังนั้นเมื่อให้ความร้อนเซลลูโลสถึงอุณหภูมิที่กำหนด เส้นใยจะปรากฏขึ้น ปรากฏการณ์ที่เซลลูโลสถูกสลายตัวก่อนที่จะเริ่มละลาย ดังนั้น การแปรรูปวัสดุเซลลูโลสจึงไม่สามารถใช้วิธีการหลอมครั้งแรกแล้วจึงขึ้นรูปได้

03. ความสำคัญของการเปลี่ยนแปลงเซลลูโลส

เนื่องจากทรัพยากรฟอสซิลค่อยๆ หมดลงและปัญหาสิ่งแวดล้อมที่ร้ายแรงมากขึ้นซึ่งเกิดจากสิ่งทอเส้นใยเคมีที่เป็นของเสีย การพัฒนาและการใช้วัสดุเส้นใยหมุนเวียนจากธรรมชาติได้กลายเป็นหนึ่งในประเด็นร้อนที่ผู้คนให้ความสนใจ เซลลูโลสเป็นทรัพยากรธรรมชาติหมุนเวียนที่มีมากที่สุดในธรรมชาติ มีคุณสมบัติที่ดีเยี่ยม เช่น ดูดความชื้นได้ดี ป้องกันไฟฟ้าสถิต การซึมผ่านของอากาศที่ดี การย้อมสีที่ดี สวมใส่สบาย การแปรรูปสิ่งทอได้ง่าย และการย่อยสลายทางชีวภาพ มีลักษณะที่ไม่มีใครเทียบได้กับเส้นใยเคมี -

โมเลกุลเซลลูโลสประกอบด้วยหมู่ไฮดรอกซิลจำนวนมาก ซึ่งง่ายต่อการสร้างพันธะไฮโดรเจนภายในโมเลกุลและระหว่างโมเลกุล และสลายตัวที่อุณหภูมิสูงโดยไม่ละลาย อย่างไรก็ตาม เซลลูโลสมีปฏิกิริยาที่ดีและพันธะไฮโดรเจนสามารถถูกทำลายได้โดยการดัดแปลงทางเคมีหรือปฏิกิริยากราฟต์ ซึ่งสามารถลดจุดหลอมเหลวได้อย่างมีประสิทธิภาพ เนื่องจากเป็นผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมที่หลากหลาย จึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในสิ่งทอ การแยกเมมเบรน พลาสติก ยาสูบ และสารเคลือบ

04. การดัดแปลงเซลลูโลสอีเธอริฟิเคชั่น

เซลลูโลสอีเทอร์เป็นอนุพันธ์ของเซลลูโลสชนิดหนึ่งที่ได้จากการดัดแปลงอีเธอริฟิเคชันของเซลลูโลส มีการใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากมีคุณสมบัติในการทำให้หนาขึ้น การทำให้เป็นอิมัลชัน สารแขวนลอย การสร้างฟิล์ม คอลลอยด์ป้องกัน การเก็บความชื้น และการยึดเกาะที่ดีเยี่ยม ใช้ในอาหาร ยา การทำกระดาษ สี วัสดุก่อสร้าง ฯลฯ

อีเธอริฟิเคชันของเซลลูโลสคือชุดของอนุพันธ์ที่เกิดจากปฏิกิริยาของกลุ่มไฮดรอกซิลบนสายโซ่โมเลกุลของเซลลูโลสกับสารอัลคิเลตภายใต้สภาวะที่เป็นด่าง การใช้กลุ่มไฮดรอกซิลจะช่วยลดจำนวนพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลเพื่อลดแรงระหว่างโมเลกุล ซึ่งจะช่วยปรับปรุงเสถียรภาพทางความร้อนของเซลลูโลส ปรับปรุงประสิทธิภาพการประมวลผลของวัสดุ และในเวลาเดียวกันก็ลดจุดหลอมเหลวของเซลลูโลส

ตัวอย่างผลกระทบของการดัดแปลงอีเธอริฟิเคชันต่อฟังก์ชันอื่นๆ ของเซลลูโลส:

นักวิจัยใช้กระบวนการเอเทอร์ริฟิเคชันในขั้นตอนเดียวโดยใช้ฝ้ายบริสุทธิ์เป็นวัตถุดิบพื้นฐานเพื่อเตรียมคาร์บอกซีเมทิลไฮดรอกซีโพรพิลเซลลูโลสอีเทอร์เชิงซ้อนที่มีปฏิกิริยาสม่ำเสมอ มีความหนืดสูง ต้านทานกรดได้ดี และต้านทานเกลือผ่านปฏิกิริยาอัลคาไลเซชันและอีเทอร์ริฟิเคชัน การใช้กระบวนการอีเทอร์ริฟิเคชั่นในขั้นตอนเดียว คาร์บอกซีเมทิลไฮดรอกซีโพรพิลเซลลูโลสที่ผลิตขึ้นมามีความทนทานต่อเกลือ ทนทานต่อกรด และละลายได้ดี ด้วยการเปลี่ยนปริมาณสัมพัทธ์ของโพรพิลีนออกไซด์และกรดคลอโรอะซิติก จึงสามารถเตรียมผลิตภัณฑ์ที่มีปริมาณคาร์บอกซีเมทิลและไฮดรอกซีโพรพิลต่างกันได้ ผลการทดสอบแสดงให้เห็นว่าคาร์บอกซีเมทิลไฮดรอกซีโพรพิลเซลลูโลสที่ผลิตโดยวิธีขั้นตอนเดียวมีวงจรการผลิตสั้น การใช้ตัวทำละลายต่ำ และผลิตภัณฑ์มีความต้านทานต่อเกลือโมโนวาเลนต์และไดวาเลนต์ได้ดีเยี่ยม และทนทานต่อกรดได้ดี

05. แนวโน้มของการดัดแปลงเซลลูโลสอีเทอริฟิเคชัน

เซลลูโลสเป็นวัตถุดิบทางเคมีและเคมีที่สำคัญซึ่งอุดมไปด้วยทรัพยากร เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และสามารถหมุนเวียนได้ อนุพันธ์ของการดัดแปลงเซลลูโลสอีเธอริฟิเคชันมีประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม การใช้งานที่หลากหลาย และเอฟเฟกต์การใช้งานที่ยอดเยี่ยม และตอบสนองความต้องการของเศรษฐกิจของประเทศในระดับสูง และความต้องการของการพัฒนาสังคมด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่ต่อเนื่องและการก่อให้เกิดการค้าในอนาคตหากวัตถุดิบสังเคราะห์และวิธีการสังเคราะห์ของอนุพันธ์เซลลูโลสสามารถนำมาพัฒนาเป็นอุตสาหกรรมได้มากขึ้นก็จะถูกนำมาใช้ประโยชน์อย่างเต็มที่มากขึ้นและตระหนักถึงการใช้งานที่หลากหลายมากขึ้น . ค่า