01. セルロースの導入
セルロースはグルコースからなる高分子多糖類です。水や一般的な有機溶媒には溶けません。植物細胞壁の主成分であり、自然界で最も広く分布し、最も豊富な多糖類でもあります。
セルロースは地球上で最も豊富な再生可能資源であり、最も蓄積量の多い天然ポリマーでもあります。再生可能、完全な生分解性、優れた生体適合性などの利点があります。
02. セルロースを改質する理由
セルロース高分子は多数の-OH基を含んでいます。水素結合の影響で、高分子間の力は比較的大きく、大きな融解エンタルピーΔHをもたらします。一方、セルロース高分子には環があります。構造と同様に、分子鎖の剛性が高く、融解エントロピーの変化ΔSは小さくなります。これらの2つの理由により、溶融セルロースの温度（＝ΔH / ΔS）は高くなり、セルロースの分解温度は比較的低くなります。そのため、セルロースを一定の温度まで加熱すると、繊維が現れます。セルロースが溶け始める前に分解されているという現象です。そのため、セルロース材料の加工では、まず溶かしてから成形する方法を採用できません。
03. セルロース改質の意義
化石資源の枯渇が進み、廃棄化学繊維による環境問題が深刻化する中、天然再生繊維素材の開発と利用は、人々が注目するホットスポットの一つとなっています。セルロースは自然界で最も豊富な再生可能な天然資源であり、吸湿性、帯電防止性、通気性、染色性、着心地の良さ、繊維加工の容易さ、生分解性など、優れた特性を有しています。化学繊維とは比べものにならない特徴を持っています。
セルロース分子は多数の水酸基を有しており、分子内および分子間の水素結合を形成しやすいため、高温でも融解せずに分解します。しかし、セルロースは反応性に優れており、化学修飾やグラフト反応によって水素結合を破壊し、融点を効果的に下げることができます。様々な工業製品として、繊維、膜分離、プラスチック、タバコ、コーティングなどに広く使用されています。
04. セルロースエーテル化改質
セルロースエーテルは、セルロースをエーテル化修飾することで得られるセルロース誘導体の一種です。優れた増粘性、乳化性、懸濁性、造膜性、保護コロイド性、保湿性、接着性を有することから、食品、医薬品、製紙、塗料、建材などに広く使用されています。
セルロースのエーテル化は、アルカリ条件下でセルロース分子鎖上の水酸基とアルキル化剤との反応によって生成される一連の誘導体です。水酸基の消費により分子間水素結合の数が減少し、分子間力が弱まります。これにより、セルロースの熱安定性が向上し、材料の加工性が向上すると同時に、セルロースの融点も低下します。
エーテル化修飾がセルロースの他の機能に与える影響の例:
研究者らは、精製綿を基本原料として、一段階エーテル化プロセスを用いてアルカリ化およびエーテル化反応を経て、反応が均一で粘度が高く、耐酸性および耐塩性に優れたカルボキシメチルヒドロキシプロピルセルロース複合エーテルを調製した。一段階エーテル化プロセスを用いることで、生成されたカルボキシメチルヒドロキシプロピルセルロースは、耐塩性、耐酸性および溶解性に優れている。プロピレンオキシドとクロロ酢酸の相対量を変えることで、カルボキシメチルおよびヒドロキシプロピル含有量の異なる製品を製造することができる。試験結果によると、一段階法で製造されたカルボキシメチルヒドロキシプロピルセルロースは、生産サイクルが短く、溶媒消費量が少なく、一価および二価塩に対する優れた耐性と優れた耐酸性を備えていることが示された。
05. セルロースエーテル化改質の展望
セルロースは、資源が豊富で、環境に優しく、再生可能な重要な化学品原料です。セルロースのエーテル化改質誘導体は、優れた性能、幅広い用途、優れた利用効果を備えており、国民経済のニーズを幅広く満たしています。そして、社会発展のニーズも満たしており、今後の継続的な技術進歩と商業化の実現に伴い、セルロース誘導体の合成原料と合成方法がより工業化されれば、より十分に活用され、より幅広い用途が実現されるでしょう。価値
投稿日時: 2023年2月20日