ما هو إيثر السليلوز السليلوز؟

السليولوز الأثير هو مصطلح عام لسلسلة من مشتقات السليلوز التي ينتجها السليلوز القلوي وعوامل الأثير في ظل ظروف معينة. وهو منتج تحل فيه مجموعات الأثير كليًا أو جزئيًا محل مجموعات الهيدروكسيل الموجودة على جزيء السليلوز الكبير. وفي الوقت الحاضر، تبلغ الطاقة الإنتاجية السنوية الإجمالية لإيثرات السليلوز في جميع أنحاء العالم أكثر من 600,000 طن، بما في ذلك حوالي 200,000 طن من إيثرات السليلوز غير الأيونية وأكثر من 400,000 طن من إيثرات السليلوز الأيونية. يُعد إيثر السليلوز السليلوز مشتق السليلوز بمجموعة متنوعة من التطبيقات، وحجم إنتاج كبير، وقيمة بحثية عالية. وتشمل استخداماته العديد من المجالات مثل الصناعة والزراعة, الكيماوي اليوميالصناعةوحماية البيئة والفضاء والدفاع الوطني.

مصدر إيثر السليلوز السليولوز (مادة خام)

وفقًا للاختلافات في الموارد في مختلف البلدان، فإن المادة الخام السليلوزية المستخدمة هي أساسًا القطن وسليلوز الخشب للإنتاج الصناعي لإيثرات السليلوز السليلوزية. سليلوز القطن غالبًا ما يشار إليه باسم القطن المكرر. ويتم الحصول عليه في المقام الأول عن طريق تكرير البطانات القطنية التي يقل طولها عن 10 ملم المتبقية على قشور بذور القطن بعد إزالة البطانات الطويلة. وبطانات القطن الموجودة على بذور القطن غنية بالسليلوز، حيث يبلغ محتواها حوالي 65% ~ 80%، والباقي عبارة عن دهون وشمع وبكتين ورماد؛ ويحتوي الخشب على 35% ~ 45% من السليلوز، والباقي عبارة عن هيميسليلوز (25% ~ 35%) ولجنين (20%-30%) ودهون وشمع وبقايا قشور البذور والبكتين والرماد، وما إلى ذلك، معقد للغاية.

ونظراً للاختلافات في المناخ والمنطقة، تختلف أيضاً أنواع ألياف الخشب في مختلف البلدان. تأتي الألياف الطبيعية الأساسية في العالم من مختلف الأخشاب اللينة والأخشاب الصلبة. وبالإضافة إلى الغابات الطبيعية، هناك بعض أنواع الأخشاب اللينة والأخشاب الصلبة المزروعة صناعيًا. كما أن المواد الخام الأخرى المختلفة من الألياف غير الخشبية، وخاصة النباتات الجرامينية، مثل الحبوب (الأرز والقمح وغيرهما) والقش وتفل قصب السكر والخيزران، هي أيضًا مصادر أساسية للسليلوز، ولكن لم يتم الاستفادة منها بشكل كامل.

أنواع إيثرات السليلوز السليلوزية

يمكن أن تكون إيثرات السليولوز إيثرات أحادية أو إيثرات مختلطة، كما أن خواصها لها اختلافات محددة. توجد مجموعات محبة للماء منخفضة الاستبدال على جزيئات السليلوز الكبيرة، مثل مجموعات الهيدروكسي إيثيل التي يمكن أن تمنح المنتج درجة معينة من الذوبان في الماء، وتشمل المجموعات الكارهة للماء الميثيل والإيثيل وغيرها. يمكن أن توفر درجة معتدلة فقط من الاستبدال للمنتج درجة معينة من الذوبان في الماء. يمكن أن ينتفخ المنتج ذو الاستبدال المنخفض فقط في الماء أو يذوب في محلول قلوي مخفف. مع البحث المتعمق في خواص الإيثرات السليلوزية، جديد إيثرات السليلوز ومجالات تطبيقها سيستمر تطويرها وإنتاجها.

وفقًا لأنواع مختلفة من مجموعات الاستبدال والتأين و قابلية الذوبان من طاقة الألياف، يمكن تصنيف إيثرات السليلوز على النحو التالي:

فيما يلي القواعد العامة لتأثير المجموعات في الإيثرات المختلطة على الذوبان:

• ستؤدي زيادة محتوى المجموعات الكارهة للماء في المنتج إلى زيادة كراهية الماء للأثير وتقليل نقطة الهلام.
• زيادة محتوى المجموعات المحبة للماء (مثل مجموعات الهيدروكسي إيثيل) لزيادة درجة الهلامية.
• مجموعة الهيدروكسي بروبيل فريدة من نوعها. يمكن للهيدروكسي بروبيل المناسب أن يقلل من درجة حرارة الهلام للمنتج. وتزداد درجة حرارة الهلام لمنتج هيدروكسي بروبيل متوسط الهيدروكسي بروبيل ولكن ارتفاع مستوى الاستبدال سيقلل من درجة هلاميته. ويرجع ذلك إلى بنية طول سلسلة الكربون الخاصة لمجموعة هيدروكسي بروبيل. ستؤدي المستويات المنخفضة من الاستبدال الهيدروكسي بروبيل إلى إضعاف الروابط الهيدروجينية داخل الجزيئات وبين الجزيئات في جزيئات السليلوز الكبيرة، وستكون هناك مجموعات هيدروكسيل محبة للماء على السلاسل الفرعية، وتكون قابليتها للماء هي السائدة؛ بينما سيؤدي الاستبدال المرتفع إلى بلمرة المجموعات الجانبية، وسيقل المحتوى النسبي لمجموعات الهيدروكسيل وسيزداد كره الماء مما يقلل من قابليتها للذوبان.

للبشرية تاريخ طويل في إنتاج وأبحاث إيثرات السليلوز السليلوز. فقد أبلغ سيدا لأول مرة عن أثير السليلوز في عام 1905، والذي كان عبارة عن ميثيل مع ثنائي ميثيل سلفات. وقد حصل ليليانفيلد (1912) على براءة اختراع الألكيل الأثير غير الأيوني على براءة اختراع، وحصل دريفوس (1914) وليوكس (1920) على إيثرات السليلوز القابلة للذوبان في الماء أو الذوبان في الزيت على التوالي. أنتج بوشلر وجومبرج السليلوز البنزيل في عام 1921, كربوكسي ميثيل السليلوز الكربوكسي ميثيل السليلوز لأول مرة على يد جانسن في عام 1918، وأنتج هوبيرت هيدروكسي إيثيل السليلوز في عام 1920. وفي أوائل عشرينيات القرن العشرين، تم تسويق كربوكسي ميثيل السليلوز في ألمانيا. وتحقق الإنتاج الصناعي لـ MC وHEC النجمي في الولايات المتحدة في الفترة من 1937-1938.

في عالم مجهول، لن يتوقف الإنسان الفضولي عن الاستكشاف، وفريق البحث في شركة ميلكول سيليلوز الأثير من شركة ميكيم يعمل بلا توقف على بنية و أداء أثير السليلوز السليلوزوتحسين جودة المنتج وخفض تكاليف الإنتاج. ولا يزال تحسين القدرة على التحكم في المنتجات، وتحسين التكنولوجيا ومستوى التطبيق، ووضع تدابير فعالة لحماية البيئة، والحد من التلوث هي الأهداف التي تسعى صناعة أثير السليلوز السليولوز.