Клей КМЦ

Клей КМЦ використовують під час склеювання паперу, картону та інших матеріалів. 

Отримання КМЦ карбоксиметилцелюлози

Низькозмінну Na-карбоксиметилцелюлозу отримували під час взаємодії лужної целюлози з монохлоруксусною кислотою в різних умовах. У зв'язку з тим, що хлоруксусна кислота є твердою, кристалічною речовиною і для отримання низькозамінних продуктів вона потрібна в невеликій кількості, порівнюючи з целюлозою, особливе значення має рівномірний розподіл реагувальних продуктів. компонентов смеси. В одному зі способів [8,9] реакція була здійснена за допомогою обробки повітряно-сухої целюлози розчином натрієвої солі монохлоруксусної кислоти в 17.5-18%-ном розчині NaOH у разі рідинного модуля, рівном 5 (відношення кількості рідини в мл до маси целюлози в г). Розчин солі готується перед реакцією через розчинення відповідної навіски монохлоруксусної кислоти в лугові такої концентрації, щоб після нейтралізації вона залишалася в межах зазначеної величини.

Ступінь заміщення низькозамісної Na-солі карбоксиметилцелюлози визначають за вмістом у ній Na.Стримання натрію в карбоксиметилцелюлозі можна визначити ваговим методом як сульфат, способом ззолення навішування навіжки в тиглі, оброблення золи сірчаною кислотою і прогартовування за 973 К або об'ємним методом через зворотне титровання надлишку сірчаної кислоти лугом у присутності бромфенолсинього як індикатора (область переходу має бути в кислому середовищі, щоб не відбувалося зворотного зв'язування лугу карбоксильними групами).

Розчинність, в'язкість розчинів та інші властивості карбоксиметил — целюлози суттєво залежать від способу її отримання.

Відомо кілька способів отримання Na-КМЦ, що ґрунтуються на одній і тій самій реакції:

Целл(ОН)n + 2mNaОН + mСН2С1СООН >

Цел (ОН)n-m (ОСН2СОONa) m + mNаСl + 2mН20, але виготовлених у різних модифікаціях. Тому представляє цікаве порівняно співпостачання зразків Nа-КМЦ, отриманих з однієї й тієї ж целюлози, але різними методами.

Застосовувалися такі методи отримання КМЦ.

1. Форсерізована 17.5%-ним розчином NаОН целюлоза відтискалася до 3-кратної маси й оброблялася в подрібнечі типу Вернера та Пфлейдера сухою натрієвою сіллю монохлоруксусної кислоти (СН2С1СОNа) за температури 313 К упродовж 30 хв. Потім реакційна суміш витримувалася в стаціонарних умовах за 295 К і впродовж 24 год у закритій посудині. За цей час відбувається окисно-лужна деструкція целюлози: ступінь полімеризації знижується з 1200 до 300-400 і розчинність зразків КМЦ у воді поліпшується. За цим способом алкілювання протікає за максимальних концентрацій активних мас (целюлози та монохлоруксусної кислоти), унаслідок чого досягається високий ступінь алкілювання. Однак умови змішування компонентів реакції не сприяють отриманню рівномірно алкільованих зразків Nа-КМЦ.

П. Повітряно-суху целюлозу обробляли розчином натрієвої солі монохлоруксусну кислоти в 18%-ному розчині NаОН за рідинного модуля 5 і температури 313 К. Окисно-лужну деструкцію проводили вищеописаним способом 1 після віджимання реакційної суміші до 3-кратної маси щодо целюлози. Цей метод характеризується рівномірним проникненням алкілювального реагенту — монохлоруксусної кислоти — всередину целюлозних волокон під час набухання, що дає змогу отримувати однорідно замічені продукти [10]. Однак, як було показано [9], велика частина взятої кількості CH2СlСООН йде на побічну реакцію її омилення.

III. Целюлозу мерсеризували 18%-ним розчином NаОН. Відтисну до 5-кратної маси алкаліцелюлозу промивали на лійці Бюхнера пропанолом (з настоюванням) від надлишку NаОН і води. Додали пропанол до бажаного модуля та поміщали целюлозну масу в подрібнювач. Після 10 хв подрібнення додали суху сіль СH2ClCOONa. Реакцію вели за постійної температури. За цим способом розміри побічної реакції омилення СН2ClCOONa мінімізовані, у такий спосіб ефективність використання алкілювального реагенту підвищується. Промивання зразків КМЦ у всіх випадках здійснювалося гарячим 70% етаноловим в апараті Сокслетта до негативної реакції на NаОН фенолфталеїном і Cl- з розчином AgNO3.

Як видно, найбільший ступінь заміщення за однакової кількості СН2С1СООН досягається за допомогою III — у середовищі пропанолу. Це пояснюється, очевидно, зменшенням витрати CH2ClСООН на побічну реакцію омилення.

Властивості розчинів карбоксиметилцелюлози

Дані про розчинність різних препаратів карбоксиметилцелюлози показують, що низькозамінні КМЦ після заморожування майже повністю розчиняються вже за низького значення (приблизно 2).

Отже, повністю підтверджується впливом дуже невеликого заміщення і низьких температур на розчинність і цих похідних целюлози.

Розчинність низькозамісених карбоксиметилцелюлоз у лугу та ефективність використання монохлорецетату натрію можуть бути збільшені через сухий розмелювання целюлози перед реакцією. Розчинність препаратів низькозамінної карбоксиметилцелюлози може бути збільшена також у разі зниження ступеня поліерізації способом окисної деструкції в лужному середовищі. У цьому разі після закінчення реакції, яку ведуть упродовж 4 год за 313 К, КМЦ відтискають до 2.6-2.8-кратної маси, подрібнюють і піддають «зріванню», тобто окисно-лужній деструкції. Після певного часу «дозрівання» Nа-КМЦ промивають водою до нейтральної реакції та сушать. Отже, може бути отримана Nа-КМЦ, що має повну розчинність у лугу за лугу?=10-12 і дає 6-8% розчини.

Була досліджена стійкість розчинів низькозамінної карбоксиметилцелюлози під час розведення.

Приготовані через заморожування в 4- і 6%-го їдком натре розчини КМЦ розбавлялися дистильованою водою в кілька разів, після чого відзначалася мінімальна концентрація лугу, що відповідає появі муті або виділенню осаду. Ці досліди показали, що розчини низькозамінної Na-карбоксиметилцелюлози ведуть досить стійке навіть у разі розведення до дуже малої концентрації лугів, до 0.5%. Ця обставина є дуже важливою під час приготування розчинів Nа-солі карбоксиметилцелюлози для практичних цілей, наприклад, для абретизації тканини.

Було досліджено вплив температури на в'язкість водних розчинів Nа-КМЦ, а також метилцелюлози, оксидилцелюлози та метилкарбоксиметилцелюлози.

Температурно-в'язкісні співвідношення для водних розчинів ефірів целюлози мають велике практичне значення, оскільки від цього в багатьох випадках залежить їхнє використання.

Севедж [14] отримав у напівлогарифмічній шкалі координат прямолінійну залежність в'язкості від температури для розчинів Nа-КМЦ. Залежність в'язкості від температури за зворотного охолодження таких розчинів виражається прямою лінією, що лежить трохи нижче, ніж перша. Ці досліди підтверджують гістерегувальний характер змін в'язкості розчинів Nа-КМЦ під дією температури.

Зменшення в'язкості є, очевидно, наслідком дуже низької швидкості релаксації в таких високомолекулярних системах, як водний розчин Nа-КМЦ. Час встановлення рівноваги в них може бути дуже великий, тому за вимірюваний проміжок часу система не встигає повернутися у початковий стан. Не виключена можливість і певній деградації молекул під час нагрівання, що має вести, звісно, до незворотних змін в'язкості.

Сучасні уявлення про розчини похідних целюлози в різних розчинниках ґрунтуються на тому, що ці речовини утворюють справжні розчини, у яких макромолекули є, кінетично вільними. Однак це не виключає того факту, що якщо промисловий продукт етерифікації целюлози є вкрай неоднорідним за ступенем етерифікації, то окремі його фракції будуть погано розчинені. В результаті цього в розчині поряд із більшою частиною молекулярно-диспергованої речовини можуть бути й залишки структури вихідної целюлози.

Концентровані розчини карбоксиметилцелюлози, як і розчини багатьох інших високомолекулярних сполук, є не фаноновськими рідинами.

Розчини Nа-КМЦ мають чималу аномалій в'язкості. Характерною особливістю її реальних розчинів є також наявність різних немолекулярно-дисперсних частинок і агрегатів макромолекул, що є в присутності багатовалентних катіонів. Тому як у разі віскозиметричних, так і осмометричних вимірювань ступеня полімеризації (СП) необхідно враховувати ці особливості та реальний склад розчину та до проведення таких вимірювань відокремити фракції, що заважають отриманню правильних результатів.

Під час дослідження водних розчинів Nа-КМЦ з концентрацією від 0.0025 до 0.1 г/л. Отримані дані, що свідчать про чималу полярність її молекул. Наведені вище дані характеризують карбоксиметилцелюлозу як речовину, що має низку властивостей, властивих багатьом поліелектролітам. Наявність великого електричного моменту, здавалося, мала б зумовлювати в ряді випадків можливість прояви електростатичної адсорбції. Однак, якщо взяти до уваги агрегацію молекул КМЦ у разі підвищення її концентрації в розчині та екранування її зарядів, то необхідно зазначити, що електростатична адсорбція може проявлятися голним способом у розбавлених розчинах.

Властивості регенерованої з лужного розчину Na-КМЦ (у формі плівок)

У зв'язку з можливістю отримання в'язких розчинів низькозамінної карбоксиметилцелюлози з досить високим ступенем полімеризації були приготовлені плівки та вивчені їх властивості.

Формування плівок проводили за методикою, що застосовувалася і для метилцелюлозних розчинів. к. Плівки з низькозамінної карбоксиметилцелюлози мали гарну механічну міцність, але малу еластичність; подовження у разі розриву цих плівок становив лише 5—6 % .

Ефект зростання гідрофільних властивостей целюлози під час введення в неї невеликої кількості об'ємних радикалів пояснюється, як уже згадувалося, тим, що в початковій стадії етерифікації відбувається перерозподіл міцності водневих зв'язків у поперечній структурі волокна, що характеризується накопиченням слабкіших зв'язків.

Застосування карбоксиметилцелюлози

Плівки, що складаються зі 100% Н-КМЦ розчинні, починаючи тільки з pH=11. Плівки зазначеного складу можуть бути використані в тих випадках, коли бажано обмежити їх розчинність у невеликих межах значень pH, наприклад, у оболонках фармацевтичних препаратів. Така оболонка не має розчинятися, наприклад, у слабокислому середовищі шлункового соку, але добре розчиняється в слаболужному середовищі кишківника.

Натрієва сіль карбоксиметилцелюлози зі ступенем заміщення від 0.5 до 1-1.2 виробляється промисловість у великих кількостях, позаяк вона знаходить широке застосування в нафтовій, текстильної, харчовій, фармацевтичній технологіях, у виробництві детергентів та ін. як стабілізувальна, загущувальна, клейка, плівкоутворювальна і т. ін. речовина. Ця сіль добре розчиняється у воді.

Ряд досліджень, проведених під час випробування Nа-КМЦ як добавка до мийних засобів, показав, що цей продукт неабияк покращує їхні мийні властивості.