Mikä on selluloosa eetteri?

Selluloosaeetteri on yleisnimitys useille selluloosajohdannaisille, joita saadaan alkaliselluloosasta ja eetteröintiaineista tietyissä olosuhteissa. Se on tuote, jossa eetteriryhmät korvaavat kokonaan tai osittain selluloosan makromolekyylin hydroksyyliryhmät. Tällä hetkellä selluloosaeetterien vuotuinen kokonaistuotantokapasiteetti on maailmanlaajuisesti yli 600 000 tonnia, josta noin 200 000 tonnia ionittomia selluloosaeettereitä ja yli 400 000 tonnia ionisia selluloosaeettereitä. Selluloosaeetteri on selluloosajohdannainen joilla on laaja valikoima sovelluksia, suuri tuotantomäärä ja korkea tutkimusarvo. Sitä käytetään monilla aloilla, kuten teollisuudessa, maataloudessa, päivittäinen kemikaalial teollisuus, ympäristönsuojelu, ilmailu- ja avaruusala sekä maanpuolustus.

Selluloosaeetterin (raaka-aine) lähde

Eri maiden resurssien erojen vuoksi selluloosan teolliseen tuotantoon käytetään pääasiassa puuvilla- ja puuselluloosaa. Puuvillaselluloosa kutsutaan usein jalostetuksi puuvillaksi. Sitä saadaan pääasiassa puhdistamalla puuvillalintuja, joiden pituus on alle 10 mm ja jotka ovat jäljellä puuvillansiemenkuoressa pitkien lintujen poistamisen jälkeen. Puuvillansiementen puuvillalintterit sisältävät runsaasti selluloosaa, noin 65%~80%, ja loput ovat rasvaa, vahaa, pektiiniä ja tuhkaa; puu sisältää 35%~45% selluloosaa ja loput hemiselluloosaa (25%~35%), ligniiniä (20%-30%), rasvaa, vahaa, siemenkuorijäämää, pektiiniä ja tuhkaa jne., mikä on varsin monimutkaista.

Ilmasto- ja alue-erojen vuoksi eri maiden puukuitutyypit ovat myös erilaisia. Maailman tärkeimmät luonnonkuidut ovat peräisin erilaisista havu- ja lehtipuista. Luonnonmetsien lisäksi on joitakin keinotekoisesti istutettuja havu- ja lehtipuulajeja. Erilaiset muut kuin puukuituraaka-aineet, pääasiassa heinämäiset kasvit, kuten viljat (riisi, vehnä jne.), olki, bagassi ja bambu, ovat myös tärkeitä selluloosan lähteitä, mutta niitä ei ole hyödynnetty täysimääräisesti.

Selluloosaeetterityypit

Selluloosaeetterit voivat olla monoeettereitä tai sekaeettereitä, ja niiden ominaisuuksissa on erityisiä eroja. Selluloosamakromolekyyleissä on heikosti substituoituja hydrofiilisiä ryhmiä, kuten hydroksietyyliryhmiä, jotka voivat antaa tuotteelle tietynasteisen vesiliukoisuuden, ja hydrofobisia ryhmiä ovat metyyli, etyyli jne. Vain kohtalainen substituutioaste voi antaa tuotteelle tietynasteisen vesiliukoisuuden. Tuote, jolla on alhainen substituutio, voi vain turvota veteen tai liueta laimeaan alkaliliuokseen. Syvällisen tutkimuksen avulla, joka koskee selluloosaeettereiden ominaisuudet, uusi selluloosaeetterit ja niiden käyttöalueet kehitetään ja tuotetaan edelleen.

Eri tyyppisten substituutiosarjojen, ionisaation ja liukoisuus kuituenergian perusteella selluloosaeetterit voidaan luokitella seuraavasti:

Yleiset säännöt, jotka koskevat sekaeetterien ryhmien vaikutusta liukoisuuteen, ovat seuraavat:

• Hydrofobisten ryhmien pitoisuuden lisääminen tuotteessa lisää eetterin hydrofobisuutta ja alentaa geelipistettä.
• Lisää hydrofiilisten ryhmien (kuten hydroksietyyliryhmien) pitoisuutta geelipisteen nostamiseksi.
• Hydroksipropyyliryhmä on ainutlaatuinen. Asianmukainen hydroksipropyyli voi alentaa tuotteen geelilämpötilaa. Keskinkertaisesti hydroksipropyloitujen tuotteiden geelilämpötila nousee, mutta korkea substituutioaste alentaa niiden geelipistettä. Tämä johtuu hydroksipropyyliryhmän erityisestä hiiliketjun pituuden rakenteesta. Matalat hydroksipropylaatiotasot heikentävät selluloosamakromolekyylien molekyylin sisäisiä ja molekyylien välisiä vetysidoksia, ja sivuketjuihin jää hydrofiilisiä hydroksyyliryhmiä, ja sen hydrofiilisyys on hallitseva; kun taas korkea substituutio aiheuttaa sivuryhmien polymeroitumista, hydroksyyliryhmien suhteellinen pitoisuus vähenee ja hydrofobisuus lisääntyy, mikä vähentää sen liukoisuutta.

Ihmiskunnalla on pitkä historia selluloosaeettereiden tuotannossa ja tutkimuksessa. Suida raportoi ensimmäisen kerran selluloosan eetteröinnistä vuonna 1905, joka oli metylointi dimetyylisulfaatilla. Lilienfeld (1912) patentoi ionittoman alkyylieetterin, ja Dreyfus (1914) ja Leuchs (1920) saivat aikaan vesiliukoisia tai öljyliukoisia selluloosaeettereitä. Buchler ja Gomberg valmistivat bentsyyliselluloosaa vuonna 1921, karboksimetyyliselluloosa Jansen kehitti ensimmäisenä vuonna 1918, ja Hubert valmisti hydroksietyyliselluloosaa vuonna 1920. Karboksimetyyliselluloosa kaupallistettiin Saksassa 1920-luvun alussa. MC:n ja Star HEC:n teollinen tuotanto toteutettiin Yhdysvalloissa vuosina 1937-1938.

Tuntemattomassa maailmassa utelias ihminen ei koskaan lopeta tutkimista, ja Mikem-yhtiön MelaColl-selluloosaeetterin tutkimusryhmä on työskennellyt taukoamatta rakenteen ja selluloosaeetterin suorituskyky, parantaa tuotteiden laatua ja alentaa tuotantokustannuksia. Tuotteiden hallittavuuden parantaminen, teknologian ja soveltamisen tason parantaminen, tehokkaiden ympäristönsuojelutoimenpiteiden käyttöönotto ja saastumisen vähentäminen ovat edelleen tavoitteita, joihin seuraavat tahot pyrkivät selluloosaeetteriteollisuus.