Aspectos comunes del éter de celulosa

Como un derivado importante de la celulosa, éter de celulosa tiene las siguientes propiedades.

 

La solubilidad del éter de celulosa soluble en una solución acuosa alcalina, agua o disolvente orgánico depende de la naturaleza del grupo eterificado y su grado de sustitución (DS). Las sustancias con un valor DS inferior a 0.1 son generalmente insolubles y se diferencian de la celulosa sólo en algunos parámetros físicos y técnicos, como la resistencia a la tracción, la energía potencial superficial, la capacidad de absorción de agua o la capacidad de teñir. La modificación de la celulosa a esta velocidad se utiliza principalmente para el reprocesamiento de la celulosa en la industria textil y del papel, y no se comercializa como productos de éter de celulosa.

 

Cuando el rango de DS del producto alcanza 0.2~0.5, comienza a disolverse en una solución de agua alcalina, como NaOH al 5%~8%, y la solubilidad depende del grupo eterificado. A medida que aumenta el grado de sustitución, el éter de celulosa se disuelve gradualmente en agua. Para el tipo aniónico y el tipo no iónico con fuerte hidrofilia, también se mantiene una buena solubilidad a un nivel alto de DS, pero si los sustituyentes hidrófobos tienen la ventaja, la solubilidad desaparecerá a un nivel más alto de DS.

 

Muchos éteres de celulosa industriales son solubles en agua y/o disolventes orgánicos. Para el tipo aniónico, DS debe ser superior a 0.4 para la solubilidad en agua, y para el tipo no iónico, DS debe ser superior a 1. Si el grupo eterificado hidrofóbico tiene la ventaja, la solubilidad en agua desaparecerá cuando el valor DS sea superior a 2. y se disolverá en protones o disolventes apróticos polares, como alcoholes, cetonas o éteres poco alifáticos. Los éteres de celulosa más hidrófobos también son solubles en hidrocarburos clorados, pero rara vez en hidrocarburos puros. Los éteres de celulosa que contienen sólo grupos aniónicos son casi insolubles en disolventes orgánicos en todos los rangos de DS, excepto en disolventes apróticos polares muy fuertes, como el dimetilsulfóxido. En todos los casos, los éteres de celulosa con menor peso molecular son más solubles. La solubilidad del éter hidrofóbico en agua se verá afectada a altas temperaturas. El producto disuelto sufrirá gelificación o aglomeración cuando se caliente y luego se disolverá nuevamente cuando se enfríe. Se trata de un gel térmico con un rendimiento único y un fenómeno de éter de celulosa hidrófobo, que tiene un impacto importante en la producción y aplicación.

 

La mayoría de las aplicaciones requieren que las soluciones de éter de celulosa sean claras e incluso transparentes, pero algunos productos de fibra solo pueden formar soluciones turgentes, que pueden contener partículas insolubles o filamentos libres de fibra. La razón principal es que los reactivos no se agitan lo suficiente ni se mezclan de manera uniforme durante el proceso de reacción, o la cadena molecular de celulosa es muy irregular (peso molecular), sustitución heterogénea causada por una amplia distribución, una gran diferencia en las fuentes de materia prima) y una estructura de agregación heterogénea ( es difícil de sustituir en la región de alta cristalización). Las impurezas en los materiales celulósicos, como la lignina, el contenido de cenizas o la presencia de agentes reticulantes en reactivos eterificados, pueden dar como resultado la producción de residuos insolubles.

 

La solución viscosa de éter de celulosa tiene un amplio rango de viscosidad, y el rango de viscosidad de la solución neutra de éter de celulosa al 2 % a temperatura ambiente puede alcanzar 5~10 ″ mPa. S o incluso más ancho, y su tamaño está relacionado con la concentración, temperatura, longitud promedio de cadena (o grado de polimerización) de las macromoléculas y la presencia de sales u otros aditivos. La longitud de la cadena de las macromoléculas de protocelulosa se puede acortar mediante tratamiento químico durante la producción de éter de celulosa.

 

A concentraciones y temperaturas específicas, las propiedades reológicas de la solución pueden ser newtonianas, pseudoplásticas, tixotrópicas o incluso gelatinosas, dependiendo de la longitud de la cadena, la asignación de sustituyentes y las propiedades del grupo eterificado.

 

Propiedades físicas

El éter de celulosa es un sólido blanco o amarillento, generalmente en forma granular o en polvo (humedad hasta 10%). La densidad aparente del polvo oscila entre 0.3 y 0.5 g/cm0.2”. Algunos productos fibrosos (sin triturar) tienen una densidad aparente inferior a 40 g/cm”. Según el uso de diferentes fabricantes se pueden ajustar diferentes niveles de pureza. Los productos de alta pureza son inodoros e insípidos. Los productos no tratados pueden contener hasta un XNUMX% (fracción de masa) de sales de sodio, como NaCI, acetato de sodio, etc. El producto se puede mezclar con los aditivos necesarios para garantizar su estabilidad, control de la solubilidad y fácil procesamiento, etc.

Además, la mayoría de los productos industriales de éter de celulosa se pueden mezclar con otros polímeros solubles en agua, tales como productos de almidón, resinas naturales, coloides naturales o poliacrilamidas, para obtener las propiedades reológicas requeridas y otras propiedades físicas de los productos compuestos.

 

Estabilidad

El éter de celulosa se ve fácilmente afectado por la celulasa y los microorganismos. Las enzimas atacan preferentemente las unidades de glucosa deshidratadas no reemplazadas, lo que conducirá a la hidrólisis de las cadenas macromoleculares y a la reducción de la viscosidad del producto. Los sustituyentes éter pueden proteger la cadena principal de celulosa, por lo que la estabilidad del éter de celulosa aumenta con el aumento de DS o la uniformidad de la sustitución, y solo unas pocas unidades de glucosa deshidratadas no sustituidas son atacadas por las hidrolasas.

El éter de celulosa no se ve fácilmente afectado por el aire, la humedad, la luz solar, el calentamiento moderado y los contaminantes en general; es relativamente estable. Los oxidantes fuertes producen grupos peróxido y carbonilo, que conducen a una mayor degradación del éter de celulosa en condiciones alcalinas. Cuando se calienta la solución básica de celulosa, la viscosidad disminuye obviamente. Los ácidos fuertes también degradan las cadenas moleculares mediante hidrólisis directa de los enlaces acetal de celulosa. Al igual que otros polímeros orgánicos, la estructura de la cadena del éter de celulosa se degrada debido al daño de la radiación de alta energía. Los productos industriales de éter celulósico se pueden agregar a bioasesinos, tampones o reductores para lograr estabilidad en almacenamiento a largo plazo y viscosidad constante en condiciones de almacenamiento adecuadas.

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Los éteres de celulosa sólidos son estables a temperaturas de hasta 80 ~ 100 ℃. Temperaturas más altas o un calentamiento prolongado pueden provocar en algunos casos reticulación y formación de redes insolubles. El producto sólido tiene una ligera degradación en el rango de 130~150℃, y cuando se calienta a 160~200℃, tendrá una fuerte degradación y se volverá marrón, lo que depende tanto del tipo de éter como de las condiciones de calentamiento. Cuando la solución acuosa neutra se calienta durante un tiempo prolongado y luego se enfría a temperatura ambiente, no provocará una caída y la gelificación o aglomeración por calentamiento moderado no afectará la viscosidad.

 

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