โครงสร้างของเซลลูโลสอีเทอร์

โครงสร้างทั่วไปของทั้งสองเซลลูโลสอีเทอร์แสดงไว้ในรูปที่ 1.1 และ 1.2 องุ่นที่ขาดน้ำ β-D แต่ละอันของโมเลกุลเซลลูโลส

หน่วยน้ำตาล (หน่วยทำซ้ำของเซลลูโลส) จะถูกแทนที่ด้วยกลุ่มอีเทอร์หนึ่งกลุ่มที่ตำแหน่ง C(2), C(3) และ C(6) อย่างละ 1 กลุ่ม กล่าวคือ มากถึงสามกลุ่ม

กลุ่มอีเทอร์ เนื่องจากการมีอยู่ของกลุ่มไฮดรอกซิล โมเลกุลขนาดใหญ่ของเซลลูโลสจึงมีพันธะไฮโดรเจนภายในโมเลกุลและระหว่างโมเลกุล ซึ่งยากต่อการละลายในน้ำ

และเป็นการยากที่จะละลายในตัวทำละลายอินทรีย์เกือบทั้งหมด อย่างไรก็ตาม หลังจากเอเทอร์ริฟิเคชันของเซลลูโลส หมู่อีเทอร์จะถูกนำเข้าสู่สายโซ่โมเลกุล

ด้วยวิธีนี้ พันธะไฮโดรเจนภายในและระหว่างโมเลกุลของเซลลูโลสจะถูกทำลาย และความสามารถในการละลายน้ำของเซลลูโลสก็ได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นเช่นกัน จึงสามารถปรับปรุงความสามารถในการละลายได้

ดีขึ้นอย่างมาก ในรูปที่ 1.1 เป็นโครงสร้างทั่วไปของหน่วยแอนไฮโดรกลูโคส 2 หน่วยของสายโซ่โมเลกุลเซลลูโลสอีเทอร์ R1-R6=H

หรือสารทดแทนอินทรีย์ 1.2 เป็นส่วนของโซ่โมเลกุลคาร์บอกซีเมทิลไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสระดับการทดแทนคาร์บอกซีเมทิลคือ 0.5,4

ระดับการทดแทนของไฮดรอกซีเอทิลคือ 2.0 และระดับการทดแทนฟันกรามคือ 3.0

สำหรับแต่ละองค์ประกอบทดแทนของเซลลูโลส ปริมาณอีเทอร์ริฟิเคชั่นทั้งหมดสามารถแสดงเป็นระดับของการทดแทน (DS) ทำจากเส้นใย

จากโครงสร้างของโมเลกุลเฉพาะจะเห็นได้ว่าระดับการทดแทนมีตั้งแต่ 0-3 นั่นคือแต่ละหน่วยวงแหวนของเซลลูโลสแอนไฮโดรกลูโคส

จำนวนเฉลี่ยของหมู่ไฮดรอกซิลที่ถูกแทนที่โดยหมู่อีเธอริฟายอิ้งของสารอีเทอร์ริฟายอิ้ง เนื่องจากกลุ่มไฮดรอกซีอัลคิลของเซลลูโลสจึงทดแทนได้

อีเธอริฟิเคชั่นควรเริ่มต้นใหม่จากหมู่ไฮดรอกซิลอิสระใหม่ ดังนั้นระดับของการทดแทนเซลลูโลสอีเทอร์ชนิดนี้จึงสามารถแสดงเป็นโมลได้

ระดับการทดแทน (MS) ระดับโมลาร์ของการทดแทนที่เรียกว่าปริมาณของสารอีเทอร์ริฟายอิ้งที่เติมลงในหน่วยแอนไฮโดรกลูโคสแต่ละหน่วยของเซลลูโลส

มวลเฉลี่ยของสารตั้งต้น

1 โครงสร้างทั่วไปของหน่วยกลูโคส

2 ชิ้นส่วนของโซ่โมเลกุลเซลลูโลสอีเทอร์

1.2.2 การจำแนกประเภทของเซลลูโลสอีเทอร์

ไม่ว่าเซลลูโลสอีเทอร์จะเป็นอีเทอร์เดี่ยวหรืออีเทอร์ผสม คุณสมบัติของพวกมันจะแตกต่างกันบ้าง โมเลกุลขนาดใหญ่ของเซลลูโลส

หากหมู่ไฮดรอกซิลของวงแหวนยูนิตถูกแทนที่ด้วยหมู่ที่ชอบน้ำ ผลิตภัณฑ์สามารถมีระดับการแทนที่ที่ต่ำกว่าภายใต้เงื่อนไขของระดับการแทนที่ที่ต่ำกว่า

มีความสามารถในการละลายน้ำได้ หากถูกแทนที่ด้วยกลุ่มที่ไม่ชอบน้ำ ผลิตภัณฑ์จะมีการทดแทนในระดับหนึ่งก็ต่อเมื่อระดับการทดแทนอยู่ในระดับปานกลางเท่านั้น

ผลิตภัณฑ์เซลลูโลสอีเทอร์ริฟิเคชั่นที่ละลายน้ำได้และใช้ทดแทนน้อยกว่าสามารถพองตัวได้ในน้ำเท่านั้น หรือละลายในสารละลายอัลคาไลที่มีความเข้มข้นน้อยกว่า

กลาง.

ตามประเภทขององค์ประกอบทดแทน เซลลูโลสอีเทอร์สามารถแบ่งออกเป็นสามประเภท: หมู่อัลคิล เช่นเมทิลเซลลูโลส เอทิลเซลลูโลส;

ไฮดรอกซีอัลคิล เช่น ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส ไฮดรอกซีโพรพิลเซลลูโลส อื่นๆ เช่น คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส เป็นต้น หากเกิดการแตกตัวเป็นไอออน

การจำแนกประเภท เซลลูโลสอีเทอร์สามารถแบ่งออกเป็น: ไอออนิก เช่นคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส; ไม่ใช่ไอออนิก เช่น ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส ผสม

เช่นไฮดรอกซีเอทิลคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส ตามการจำแนกประเภทของความสามารถในการละลาย เซลลูโลสสามารถแบ่งออกเป็น: ละลายน้ำได้ เช่น คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส

ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส; ที่ไม่ละลายน้ำ เช่น เมทิลเซลลูโลส เป็นต้น

1.2.3 คุณสมบัติและการประยุกต์ของเซลลูโลสอีเทอร์

เซลลูโลสอีเทอร์เป็นผลิตภัณฑ์ชนิดหนึ่งหลังจากการดัดแปลงเซลลูโลสอีเทอร์ริฟิเคชัน และเซลลูโลสอีเทอร์มีคุณสมบัติที่สำคัญมากหลายประการ ชอบ

มีคุณสมบัติในการขึ้นรูปฟิล์มที่ดี เป็นสารพิมพ์ มีความสามารถในการละลายน้ำได้ดี คุณสมบัติการทำให้หนาขึ้น การกักเก็บน้ำและความเสถียร

5

อีเทอร์ธรรมดาไม่มีกลิ่น ปลอดสารพิษ และมีความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่ดี คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส (CMC) มี “โมโนโซเดียมกลูตาเมตทางอุตสาหกรรม”

ชื่อเล่น.

1.2.3.1 การเกิดฟิล์ม

ระดับอีเทอร์ริฟิเคชันของเซลลูโลสอีเทอร์มีอิทธิพลอย่างมากต่อคุณสมบัติในการสร้างฟิล์ม เช่น ความสามารถในการขึ้นรูปฟิล์ม และความแข็งแรงในการยึดเกาะ เซลลูโลสอีเทอร์

เนื่องจากมีความแข็งแรงเชิงกลที่ดีและเข้ากันได้ดีกับเรซินหลายชนิด จึงสามารถใช้ในฟิล์มพลาสติก กาว และวัสดุอื่นๆ ได้

การเตรียมวัสดุ

1.2.3.2 ความสามารถในการละลาย

เนื่องจากการมีอยู่ของหมู่ไฮดรอกซิลจำนวนมากบนวงแหวนของหน่วยกลูโคสที่ประกอบด้วยออกซิเจน เซลลูโลสอีเทอร์จึงมีความสามารถในการละลายน้ำได้ดีกว่า และ

ขึ้นอยู่กับส่วนประกอบทดแทนเซลลูโลสอีเทอร์และระดับของการทดแทน ยังมีความสามารถในการคัดเลือกที่แตกต่างกันสำหรับตัวทำละลายอินทรีย์

1.2.3.3 การทำให้หนาขึ้น

เซลลูโลสอีเทอร์ถูกละลายในสารละลายในน้ำในรูปของคอลลอยด์ โดยที่ระดับการเกิดพอลิเมอไรเซชันของเซลลูโลสอีเทอร์จะกำหนดเซลลูโลส

ความหนืดของสารละลายอีเทอร์ ซึ่งแตกต่างจากของเหลวของนิวตัน ความหนืดของสารละลายเซลลูโลสอีเทอร์เปลี่ยนแปลงตามแรงเฉือน และ

เนื่องจากโครงสร้างของโมเลกุลขนาดใหญ่นี้ ความหนืดของสารละลายจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วตามการเพิ่มขึ้นของปริมาณของแข็งของเซลลูโลสอีเทอร์ อย่างไรก็ตาม ความหนืดของสารละลายนั้นจะเพิ่มขึ้น

ความหนืดยังลดลงอย่างรวดเร็วเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น [33]

1.2.3.4 ความสามารถในการย่อยสลาย

สารละลายเซลลูโลสอีเทอร์ที่ละลายในน้ำเป็นระยะเวลาหนึ่งจะทำให้แบคทีเรียเจริญเติบโต ทำให้เกิดแบคทีเรียที่เป็นเอนไซม์และทำลายเฟสเซลลูโลสอีเทอร์

พันธะของหน่วยกลูโคสที่ไม่ถูกทดแทนที่อยู่ติดกันจึงทำให้มวลโมเลกุลสัมพัทธ์ของโมเลกุลขนาดใหญ่ลดลง ดังนั้นเซลลูโลสอีเทอร์

การเก็บรักษาสารละลายที่เป็นน้ำจำเป็นต้องเติมสารกันบูดจำนวนหนึ่ง

นอกจากนี้ เซลลูโลสอีเทอร์ยังมีคุณสมบัติเฉพาะอื่นๆ อีกมากมาย เช่น การทำงานของพื้นผิว กิจกรรมของไอออนิก ความคงตัวของโฟม และสารเติมแต่ง

การกระทำของเจล เนื่องจากคุณสมบัติเหล่านี้ เซลลูโลสอีเทอร์จึงถูกนำมาใช้ในสิ่งทอ การทำกระดาษ ผงซักฟอกสังเคราะห์ เครื่องสำอาง อาหาร ยา

มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในหลายสาขา

1.3 ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับวัตถุดิบพืช

จากภาพรวมของ 1.2 เซลลูโลสอีเทอร์ จะเห็นได้ว่าวัตถุดิบในการเตรียมเซลลูโลสอีเทอร์ส่วนใหญ่เป็นเซลลูโลสฝ้ายและเป็นหนึ่งในเนื้อหาในหัวข้อนี้

คือการใช้เซลลูโลสที่สกัดจากวัตถุดิบพืชมาทดแทนเซลลูโลสฝ้ายเพื่อเตรียมเซลลูโลสอีเทอร์ ต่อไปนี้เป็นคำแนะนำสั้น ๆ เกี่ยวกับพืช

วัสดุ.

เนื่องจากทรัพยากรทั่วไป เช่น น้ำมัน ถ่านหิน และก๊าซธรรมชาติ กำลังลดน้อยลง การพัฒนาผลิตภัณฑ์ต่างๆ ที่อิงจากทรัพยากรเหล่านั้น เช่น เส้นใยสังเคราะห์และฟิล์มไฟเบอร์ ก็จะถูกจำกัดมากขึ้นเช่นกัน ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของสังคมและประเทศต่างๆ ทั่วโลก (โดยเฉพาะ

เป็นประเทศที่พัฒนาแล้ว) ที่ให้ความสำคัญกับปัญหามลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมอย่างใกล้ชิด เซลลูโลสธรรมชาติมีความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพและการประสานงานด้านสิ่งแวดล้อม

จะค่อยๆกลายเป็นแหล่งวัตถุดิบหลักของเส้นใย