Qu'est-ce que l'éther de cellulose?

L'éther de cellulose est un composé polymère avec une structure d'éther en cellulose. Chaque cycle glucosyle de la macromolécule de cellulose contient trois groupes hydroxyle, le groupe hydroxyle primaire sur le sixième atome de carbone, le groupe hydroxyle secondaire sur les deuxième et troisième atomes de carbone, et l'hydrogène dans le groupe hydroxyle est remplacé par un groupe hydrocarboné pour générer des dérivés de cellulose. Il s'agit d'un produit dans lequel l'hydrogène du groupe hydroxyle dans le polymère de cellulose est remplacé par un groupe d'hydrocarbures. La cellulose est un composé polymère polyhydroxy qui ne se dissout ni ne fond. Après éthérification, la cellulose est soluble dans l'eau, la solution alcaline diluée et le solvant organique, et a une thermoplasticité.

La cellulose est un composé polymère polyhydroxy qui ne se dissout ni ne fond. Après éthérification, la cellulose est soluble dans l'eau, la solution alcaline diluée et le solvant organique, et a une thermoplasticité.

1.Nature ：

La solubilité de la cellulose après éthérification change considérablement. Il peut être dissous dans l'eau, l'acide dilué, l'alcali dilué ou le solvant organique. La solubilité dépend principalement de trois facteurs: (1) les caractéristiques des groupes introduits dans le processus d'éthérification, plus le groupe est introduit, plus la solubilité est faible, et plus la polarité du groupe introduite est faible, plus l'éther de cellulose se dissout dans l'eau; (2) Le degré de substitution et la distribution des groupes éthérés dans la macromolécule. La plupart des éthers de cellulose ne peuvent être dissous que dans l'eau que sous un certain degré de substitution, et le degré de substitution se situe entre 0 et 3; (3) Le degré de polymérisation de l'éther de cellulose, plus le degré de polymérisation est élevé, moins le moins soluble; Plus le degré de substitution est faible qui peut être dissous dans l'eau, plus la plage est large. Il existe de nombreux types d'éthers de cellulose avec d'excellentes performances, et ils sont largement utilisés dans la construction, le ciment, le pétrole, l'alimentation, le textile, le détergent, la peinture, la médecine, les composants de la fabrication du papier et les autres industries.

2. Développer ：

La Chine est le plus grand producteur et consommateur au monde de l'éther de cellulose, avec un taux de croissance annuel moyen de plus de 20%. Selon les statistiques préliminaires, il existe environ 50 entreprises de production éther de cellulose en Chine, la capacité de production conçue de l'industrie de l'éther de cellulose a dépassé 400 000 tonnes, et il y a environ 20 entreprises avec plus de 10 000 tonnes, principalement distribuées à Shandong, Hebei, Chongqing et Jiangsu. , Zhejiang, Shanghai et autres endroits.

3. Besoin ：

En 2011, la capacité de production de CMC chinoise était d'environ 300 000 tonnes. Avec la demande croissante d'éthers de cellulose de haute qualité dans des industries telles que la médecine, l'alimentation et les produits chimiques quotidiens, la demande intérieure d'autres produits de l'éther de cellulose autre que CMC augmente. , la capacité de production de MC / HPMC est d'environ 120 000 tonnes, et celle de HEC est d'environ 20 000 tonnes. PAC est toujours en phase de promotion et d'application en Chine. Avec le développement de grands champs pétroliers offshore et le développement de matériaux de construction, de nourriture, de produits chimiques et d'autres industries, la quantité et le domaine de PAC augmentent et se développent d'année en année, avec une capacité de production de plus de 10 000 tonnes.

4. Classification ：

Selon la classification de la structure chimique des substituants, ils peuvent être divisés en éthers anioniques, cationiques et non ioniques. Selon l'agent d'éthérification utilisé, il existe de la méthyl-cellulose, de l'hydroxyéthyl méthyl-cellulose, de la carboxyméthyl-cellulose, de l'éthyl-cellulose, de la benzyl-cellulose, de l'hydroxyéthyl-cellulose, de l'hydroxypropyl méthyl-cellulose cellulose, du cyanoéthylylylose, du benzyléthyl-cellulose, de la cartoullatulose, de la benzyléthyl-cellulose, de la cartoullatulose, du benzylyl-cellulose, de la cartouche hydroxyléthylylose et du benzyl-cellulose, La phényl cellulose, etc. La méthyl-cellulose et l'éthyl-cellulose sont plus pratiques.

Méthylcellulose:

Une fois le coton raffiné traité avec de l'alcali, l'éther de cellulose est produit par une série de réactions avec le chlorure de méthane comme agent d'éthérification. Généralement, le degré de substitution est de 1,6 ~ 2,0, et la solubilité est également différente avec différents degrés de substitution. Il appartient à l'éther de cellulose non ionique.

(1) La méthylcellulose est soluble dans l'eau froide, et il sera difficile de se dissoudre dans l'eau chaude. Sa solution aqueuse est très stable dans la plage de pH = 3 ~ 12. Il a une bonne compatibilité avec l'amidon, la gomme de guar, etc. et de nombreux tensioactifs. Lorsque la température atteint la température de gélification, la gélification se produit.

(2) La rétention d'eau de la méthyl-cellulose dépend de sa quantité d'addition, de sa viscosité, de sa taille de particules et de sa vitesse de dissolution. Généralement, si la quantité d'addition est importante, la finesse est petite et la viscosité est importante, le taux de rétention d'eau est élevé. Parmi eux, la quantité d'addition a le plus grand impact sur le taux de rétention d'eau, et le niveau de viscosité n'est pas directement proportionnel au niveau de taux de rétention d'eau. Le taux de dissolution dépend principalement du degré de modification de surface des particules de cellulose et de la finesse des particules. Parmi les éthers de cellulose ci-dessus, la méthyl-cellulose et l'hydroxypropyl méthyl-cellulose ont des taux de rétention d'eau plus élevés.

(3) Les changements de température peuvent sérieusement affecter la rétention d'eau de la méthyl-cellulose. Généralement, plus la température est élevée, plus la rétention d'eau est pire. Si la température du mortier dépasse 40 ° C, la rétention d'eau de la méthyl-cellulose sera considérablement réduite, affectant sérieusement la construction du mortier.

(4) La méthyl-cellulose a un effet significatif sur l'ouvabilité et la cohésion du mortier. L '«adhésivité» fait ici référence à la force de liaison ressentie entre l'outil d'applicateur du travailleur et le substrat mural, c'est-à-dire la résistance au cisaillement du mortier. L'adhésivité est élevée, la résistance au cisaillement du mortier est grande et la résistance requise par les travailleurs en cours d'utilisation est également importante, et les performances de construction du mortier sont médiocres. La cohésion de la méthyl-cellulose est à un niveau moyen dans les produits de l'éther de cellulose.

Hydroxypropylméthylcellulose:

L'hydroxypropyl méthylcellulose est une variété de cellulose dont la production et la consommation augmentent rapidement. Il s'agit d'un éther mixte de cellulose non ionique fabriqué à partir de coton raffiné après alcalisation, en utilisant l'oxyde de propylène et le chlorure de méthyle comme agent d'éthérification, à travers une série de réactions. Le degré de substitution est généralement de 1,2 ~ 2,0. Ses propriétés varient en fonction du rapport de la teneur en méthoxyle à la teneur en hydroxypropyle.

(1) L'hydroxypropyl méthylcellulose est facilement soluble dans l'eau froide, et elle rencontrera des difficultés à se dissoudre dans l'eau chaude. Mais sa température de gélification dans l'eau chaude est significativement plus élevée que celle de la méthyl-cellulose. La solubilité dans l'eau froide est également considérablement améliorée par rapport à la méthyl-cellulose.

(2) La viscosité de l'hydroxypropyl méthylcellulose est liée à son poids moléculaire et plus le poids moléculaire est grand, plus la viscosité est élevée. La température affecte également sa viscosité, à mesure que la température augmente, la viscosité diminue. Cependant, l'influence de sa viscosité et de sa température élevée est inférieure à celle de la méthyl-cellulose. Sa solution est stable lorsqu'elle est stockée à température ambiante.

(3) La rétention d'eau de l'hydroxypropyl méthylcellulose dépend de sa quantité d'addition, de sa viscosité, etc., et son taux de rétention d'eau sous la même quantité d'addition est supérieur à celui de la méthyl-cellulose.

(4) L'hydroxypropyl méthylcellulose est stable pour l'acide et l'alcali, et sa solution aqueuse est très stable dans la plage de pH = 2 ~ 12. Le soude caustique et l'eau de chaux ont peu d'effet sur ses performances, mais l'alcali peut accélérer sa dissolution et augmenter légèrement sa viscosité. L'hydroxypropyl méthylcellulose est stable pour les sels courants, mais lorsque la concentration de solution saline est élevée, la viscosité de la solution d'hydroxypropyle méthylcellulose a tendance à augmenter.

(5) L'hydroxypropyl méthylcellulose peut être mélangée avec des composés polymères solubles dans l'eau pour former une solution de viscosité uniforme et plus élevée. Comme l'alcool polyvinylique, l'éther d'amidon, la gomme végétale, etc.

(6) L'hydroxypropyl méthylcellulose a une meilleure résistance enzymatique que la méthylcellulose, et sa solution est moins susceptible d'être dégradée par les enzymes que la méthylcellulose.

(7) L'adhésion de l'hydroxypropyl méthylcellulose à la construction du mortier est supérieure à celle de la méthylcellulose.

Hydroxyéthyl cellulose:

Il est fabriqué à partir de coton raffiné traité avec de l'alcali et a réagi avec l'oxyde d'éthylène comme agent d'éthérification en présence d'isopropanol. Son degré de substitution est généralement de 1,5 ~ 2,0. Il a une forte hydrophilicité et est facile à absorber l'humidité.

(1) L'hydroxyéthyl-cellulose est soluble dans l'eau froide, mais il est difficile de se dissoudre dans l'eau chaude. Sa solution est stable à haute température sans gélification. Il peut être utilisé pendant une longue période à haute température dans le mortier, mais sa rétention d'eau est inférieure à celle de la méthyl-cellulose.

(2) L'hydroxyéthyl-cellulose est stable pour l'acide général et l'alcali, et l'alcali peut accélérer sa dissolution et augmenter légèrement sa viscosité. Sa dispersibilité dans l'eau est légèrement pire que celle de la méthyl-cellulose et de l'hydroxypropyl méthyl-cellulose.

(3) L'hydroxyéthyl-cellulose a de bonnes performances anti-SAG pour le mortier, mais il a un temps de retard plus long pour le ciment.

(4) la performance dehydroxyéthyl-celluloseProduit par certaines entreprises domestiques est évidemment inférieure à celle de la méthyl-cellulose en raison de sa forte teneur en eau et de sa teneur élevée en cendres.

(5) La moisissure de la solution aqueuse de l'hydroxyéthyl-cellulose est relativement grave. À une température d'environ 40 ° C, un mildiou peut se produire dans les 3 à 5 jours, ce qui affectera ses performances.

Carboxyméthyl cellulose:

L'éther de la cellulose du leton est fabriqué à partir de fibres naturelles (coton, etc.) après un traitement alcalin, en utilisant le monochloroacétate de sodium comme agent d'éthérification, et subissant une série de traitements réactionnels. Le degré de substitution est généralement de 0,4 à 1,4, et ses performances sont grandement affectées par le degré de substitution.

(1) La carboxyméthyl-cellulose est plus hygroscopique et contiendra plus d'eau lorsqu'elle est stockée dans des conditions générales.

(2) La solution aqueuse carboxyméthyl-cellulose ne produit pas de gel et la viscosité diminue avec l'augmentation de la température. Lorsque la température dépasse 50 ° C, la viscosité est irréversible.

(3) sa stabilité est grandement affectée par le pH. Généralement, il peut être utilisé dans le mortier à base de gypse, mais pas dans le mortier à base de ciment. Lorsqu'il est très alcalin, il perdra la viscosité.

(4) sa rétention d'eau est bien inférieure à la méthyl-cellulose. Il a un effet retardateur sur le mortier à base de gypse et réduit sa force. Cependant, le prix de la carboxyméthyl-cellulose est significativement inférieur à celui de la méthyl-cellulose.

Éther alkyle de cellulose:

Les représentants sont la méthyl-cellulose et l'éthyl-cellulose. Dans la production industrielle, le chlorure de méthyle ou le chlorure d'éthyle est généralement utilisé comme agent d'éthérification, et la réaction est la suivante:

Dans la formule, R représente CH3 ou C2H5. La concentration d'Alcali affecte non seulement le degré d'éthérification, mais affecte également la consommation d'halogénures alkyle. Plus la concentration alcaline est faible, plus l'hydrolyse de l'halogénure alkyle est forte. Afin de réduire la consommation d'agent étherifiante, la concentration alcaline doit être augmentée. Cependant, lorsque la concentration d'alcali est trop élevée, l'effet de gonflement de la cellulose est réduit, ce qui n'est pas propice à la réaction d'éthérification, et le degré d'éthérification est donc réduit. À cette fin, une lave concentrée ou une lessive solide peut être ajoutée pendant la réaction. Le réacteur doit avoir un bon dispositif d'agitation et de déchirure afin que l'alcali puisse être réparti uniformément. Methyl cellulose is widely used as thickener, adhesive and protective colloid etc. It can also be used as a dispersant for emulsion polymerization, a bonding dispersant for seeds, a textile slurry, an additive for food and cosmetics, a medical adhesive, a drug coating material, and used in latex paint, printing ink, ceramic production, and mixed into cement Used to control the setting time and increase the initial résistance, etc. Les produits d'éthyl-cellulose ont une résistance mécanique élevée, une flexibilité, une résistance à la chaleur et une résistance au froid. L'éthyl-cellulose à faible substitution est soluble dans l'eau et les solutions alcalines diluées, et les produits à haute teneur en substituts sont solubles dans la plupart des solvants organiques. Il a une bonne compatibilité avec diverses résines et plastifiants. Il peut être utilisé pour fabriquer des plastiques, des films, des vernis, des adhésifs, du latex et des matériaux de revêtement pour les médicaments, etc. aux groupes hydroxyalkyle.

Éther hydroxyalkyle de cellulose:

Les représentants sont l'hydroxyéthyl-cellulose et l'hydroxypropyl cellulose. Les agents éthérisants sont des époxydes tels que l'oxyde d'éthylène et l'oxyde de propylène. Utilisez l'acide ou la base comme catalyseur. La production industrielle consiste à réagir à la cellulose alcaline avec un agent d'éthérification: l'hydroxyéthyl-cellulose avec une valeur de substitution élevée est soluble à la fois dans l'eau froide et l'eau chaude. L'hydroxypropyl cellulose avec une valeur de substitution élevée n'est que soluble dans l'eau froide mais pas dans l'eau chaude. L'hydroxyéthyl-cellulose peut être utilisée comme épaississant pour les revêtements en latex, l'impression textile et les pâtes de teinture, les matériaux de dimensionnement du papier, les adhésifs et les colloïdes protecteurs. L'utilisation de l'hydroxypropyl cellulose est similaire à celle de l'hydroxyéthyl-cellulose. L'hydroxypropyl cellulose avec une faible valeur de substitution peut être utilisée comme excipient pharmaceutique, qui peut avoir des propriétés de liaison et de désintégration.

La carboxyméthyl-cellulose, le CMC d'abréviation anglaise, existe généralement sous forme de sel de sodium. L'agent étherifiante est de l'acide monochloroacétique, et la réaction est la suivante:

La carboxyméthyl-cellulose est l'éther de cellulose soluble dans l'eau la plus utilisée. Dans le passé, il a été principalement utilisé comme de la boue de forage, mais maintenant il a été étendu pour être utilisé comme additif de détergent, de suspension de vêtements, de peinture en latex, de revêtement de carton et de papier, etc. La carboxyméthyl-cellulose pure peut être utilisée dans les aliments, les médicaments, les cosmétiques, ainsi que comme adhésif pour les céramiques et les moules.

La cellulose polyanionique (PAC) est un éther de cellulose ionique et est un produit de substitut haut de gamme par la carboxyméthyl-cellulose (CMC). Il s'agit d'une poudre ou d'un granule blanc ou légèrement jaune, non toxique, insipide, facile à dissoudre dans l'eau pour former une solution transparente avec une certaine viscosité, a une meilleure stabilité de la résistance à la chaleur et une résistance au sel, et de fortes propriétés antibactériennes. Pas de mildiou ni de détérioration. Il a les caractéristiques d'une pureté élevée, d'un degré élevé de substitution et d'une distribution uniforme des substituants. Il peut être utilisé comme liant, épaisseur, modificateur de rhéologie, réducteur de perte de fluide, stabilisateur de suspension, etc. La cellulose polyanionique (PAC) est largement utilisée dans toutes les industries où le CMC peut être appliqué, ce qui peut réduire considérablement le dosage, faciliter l'utilisation, offrir une meilleure stabilité et répondre aux exigences de processus plus élevées.

Le cyanoéthyl cellulose est le produit de réaction de la cellulose et de l'acrylonitrile sous la catalyse de l'alcali.

Le cyanoéthyl cellulose a une constante diélectrique élevée et un coefficient de perte faible et peut être utilisée comme matrice de résine pour les lampes phosphoreuses et électroluminescentes. La cyanoéthyl-cellulose à faible substitution peut être utilisée comme papier isolant pour les transformateurs.

Des éthers d'alcool gras plus élevés, des éthers d'alcényle et des éthers d'alcool aromatique de la cellulose ont été préparés, mais n'ont pas été utilisés dans la pratique.

Les méthodes de préparation de l'éther de la cellulose peuvent être divisées en méthode du milieu d'eau, méthode de solvant, méthode de pétrissage, méthode de suspension, méthode du gaz-solide, méthode de phase liquide et combinaison des méthodes ci-dessus.

5. Principe de préparation:

La pulpe α-cellulose élevée est trempée avec une solution alcaline pour la gonfler pour détruire plus de liaisons hydrogène, faciliter la diffusion des réactifs et générer une cellulose alcaline, puis réagir avec l'agent d'éthérification pour obtenir l'éther de cellulose. Les agents éthérisants comprennent des halogénures d'hydrocarbures (ou des sulfates), des époxydes et des composés insaturés α et β avec des accepteurs d'électrons.

6. Performance basique:

Les adjuvants jouent un rôle clé dans l'amélioration des performances de la construction de mortier à sec et représentent plus de 40% du coût du matériau dans le mortier à sec. Une partie considérable du mélange sur le marché intérieur est fournie par les fabricants étrangers, et la dose de référence du produit est également fournie par le fournisseur. En conséquence, le coût des produits de mortier à mixage à sec reste élevé, et il est difficile de populariser la maçonnerie commune et les mortiers en plâtrage avec une grande quantité et une large gamme. Les produits de marché haut de gamme sont contrôlés par des sociétés étrangères, et les fabricants de mortiers à sec ont faibles bénéfices et un mauvais prix de prix; L'application des adjuvants manque de recherche systématique et ciblée et suit aveuglément des formules étrangères.

L'agent de conservation de l'eau est un mélange clé pour améliorer les performances de rétention d'eau du mortier à sec, et c'est également l'un des mélanges clés pour déterminer le coût des matériaux de mortier à sec. La fonction principale deéther de celluloseest la rétention d'eau.

L'éther de cellulose est un terme général pour une série de produits produits par la réaction de la cellulose alcaline et de l'agent étherifiante dans certaines conditions. La cellulose alcaline est remplacée par différents agents éthérifiants pour obtenir différentes éthers de cellulose. Selon les propriétés d'ionisation des substituants, les éthers de cellulose peuvent être divisés en deux catégories: ionique (comme la carboxyméthyl-cellulose) et non ionique (comme la méthyl-cellulose). Selon le type de substituant, l'éther de cellulose peut être divisé en monoéther (comme la méthyl-cellulose) et l'éther mixte (comme l'hydroxypropyl méthylles-cellulose). Selon une solubilité différente, il peut être divisé en solubilité dans l'eau (comme l'hydroxyéthyl-cellulose) et la solubilité du solvant organique (comme l'éthyl-cellulose). Le mortier mélangé à sec est principalement de la cellulose soluble dans l'eau, et la cellulose soluble dans l'eau est divisée en type instantané et type de dissolution retardée sur la surface.

Le mécanisme d'action de l'éther de cellulose dans le mortier est le suivant:

(1) Une fois l'éther de cellulose dans le mortier dissous dans l'eau, la distribution efficace et uniforme du matériau cimentaire dans le système est assurée en raison de l'activité de surface, et l'éther de cellulose, en colloïde protecteur, «enveloppe» les particules solides et une couche de film de lubrification se forment sur sa surface extérieure, ce qui rend le système de mortier, et la couche, et aussi l'amélioration de la surface extérieure, ce qui rend le système de mortier, et aussi Fousseur de construction.

(2) En raison de sa propre structure moléculaire, la solution de l'éther de cellulose rend l'humidité dans le mortier pas facile à perdre et la libère progressivement sur une longue période de temps, dominant le mortier avec une bonne rétention d'eau et de la rétention.