به عنوان یک مشتق مهم سلولز، اتر سلولز دارای خواص زیر است.
حلالیت اتر سلولز محلول در محلول قلیایی آب، آب یا حلال آلی به ماهیت گروه اتری شده و درجه جایگزینی (DS) آن بستگی دارد. موادی با مقدار DS کمتر از 0.1 عموماً نامحلول هستند و فقط در برخی از پارامترهای فیزیکی و فنی مانند استحکام کششی، انرژی پتانسیل سطحی، ظرفیت جذب آب یا قابلیت رنگرزی با سلولز متفاوتند. اصلاح سلولز با این سرعت عمدتاً برای فرآوری مجدد سلولز در صنعت نساجی و کاغذ استفاده میشود و به عنوان محصولات اتر سلولز به بازار عرضه نمیشود.
وقتی محدوده DS محصول به 0.2 تا 0.5 میرسد، شروع به حل شدن در محلول آب قلیایی، مانند 5% تا 8% NaOH، میکند و حلالیت آن به گروه اتری شده بستگی دارد. با افزایش درجه جایگزینی، اتر سلولز به تدریج در آب حل میشود. برای نوع آنیونی و نوع غیر یونی با آبدوستی قوی، حلالیت خوب نیز در سطح DS بالا حفظ میشود، اما اگر جایگزینهای آبگریز مزیت داشته باشند، حلالیت در سطح DS بالاتر از بین میرود.
بسیاری از اترهای سلولزی صنعتی در آب و/یا حلالهای آلی محلول هستند. برای نوع آنیونی، DS باید برای حلالیت در آب بالای 0.4 باشد و برای نوع غیر یونی، DS باید بالای 1 باشد. اگر گروه اتری آبگریز مزیت داشته باشد، حلالیت در آب وقتی مقدار DS بالاتر از 2 باشد، از بین میرود و در حلالهای پروتونی یا قطبی آپروتیک، مانند الکلهای آلیفاتیک کم، کتونها یا اترها حل میشود. اترهای سلولزی آبگریزتر نیز در هیدروکربنهای کلردار محلول هستند، اما به ندرت در هیدروکربنهای خالص. اترهای سلولزی حاوی فقط گروههای آنیونی تقریباً در حلالهای آلی در تمام محدودههای DS نامحلول هستند، به جز در حلالهای قطبی آپروتیک بسیار قوی، مانند دی متیل سولفوکسید. در همه موارد، اترهای سلولزی با وزن مولکولی کمتر محلولتر هستند. حلالیت اتر آبگریز در آب در دمای بالا تحت تأثیر قرار میگیرد. محصول حل شده هنگام گرم شدن، دچار ژل شدن یا تجمع میشود و سپس هنگام سرد شدن دوباره حل میشود. این یک عملکرد و پدیده ژل حرارتی منحصر به فرد از اتر سلولز آبگریز است که تأثیر مهمی بر تولید و کاربرد دارد.
اکثر کاربردها نیاز دارند که محلولهای اتر سلولز شفاف و حتی شفاف باشند، اما برخی از محصولات فیبری فقط میتوانند محلولهای تورژسانس تشکیل دهند که ممکن است حاوی ذرات نامحلول یا رشتههای بدون فیبر باشند. دلیل اصلی این است که واکنشدهندهها در طول فرآیند واکنش به اندازه کافی هم زده و به طور یکنواخت مخلوط نمیشوند، یا زنجیره مولکولی سلولز بسیار نامنظم است (وزن مولکولی)، جایگزینی ناهمگن ناشی از توزیع گسترده، تفاوت زیاد در منابع مواد اولیه) و ساختار تجمع ناهمگن (جایگزینی در منطقه تبلور بالا دشوار است). ناخالصیهای موجود در مواد سلولزی، مانند لیگنین، محتوای خاکستر یا وجود عوامل اتصال عرضی در واکنشدهندههای اتری شده، ممکن است منجر به تولید باقیماندههای نامحلول شود.
محلول چسبناک اتر سلولز محدوده ویسکوزیته وسیعی دارد و محدوده ویسکوزیته محلول ۲٪ اتر سلولز خنثی در دمای اتاق میتواند به ۵ تا ۱۰ اینچ mPa.S یا حتی بیشتر برسد و اندازه آن به غلظت، دما، طول متوسط زنجیره (یا درجه پلیمریزاسیون) ماکرومولکولها و وجود نمکها یا سایر افزودنیها مربوط میشود. طول زنجیره ماکرومولکولهای پروتوسلولز را میتوان با عملیات شیمیایی در طول تولید اتر سلولز کوتاه کرد.
در غلظتها و دماهای مشخص، خواص رئولوژیکی محلول ممکن است نیوتنی، شبهپلاستیک، تیکسوتروپیک یا حتی ژلاتینی باشد که به طول زنجیره، نحوهی قرارگیری استخلافها و خواص گروههای اتری بستگی دارد.
مشخصات فیزیکی
اتر سلولز جامدی سفید یا زردرنگ است که معمولاً به شکل دانهای یا پودری (رطوبت تا 10%) یافت میشود. چگالی ظاهری پودر از 0.3 تا 0.5 گرم بر سانتیمتر مکعب متغیر است. برخی از محصولات فیبری (خرد نشده) چگالی ظاهری کمتر از 0.2 گرم بر سانتیمتر مکعب دارند. بسته به کاربرد، تولیدکنندگان مختلف میتوانند سطوح خلوص مختلفی را تنظیم کنند. محصولات با خلوص بالا بیبو و بیمزه هستند. محصولات فرآوری نشده ممکن است حاوی تا 40% (کسر جرمی) نمکهای سدیم مانند NaCl، استات سدیم و غیره باشند. این محصول را میتوان در صورت نیاز با افزودنیها مخلوط کرد تا پایداری، کنترل حلالیت و پردازش آسان و غیره آن تضمین شود.
علاوه بر این، اکثر محصولات صنعتی سلولز اتر را میتوان با سایر پلیمرهای محلول در آب، مانند محصولات نشاستهای، رزینهای طبیعی، کلوئید طبیعی یا پلیآکریلآمیدها، مخلوط کرد تا خواص رئولوژیکی مورد نیاز و سایر خواص فیزیکی محصولات کامپوزیتی حاصل شود.
ثبات
اتر سلولز به راحتی تحت تأثیر سلولاز و میکروارگانیسمها قرار میگیرد. آنزیمها ترجیحاً به واحدهای گلوکز دهیدراته جایگزین نشده حمله میکنند که منجر به هیدرولیز زنجیرههای ماکرومولکولی و کاهش ویسکوزیته محصول میشود. جایگزینهای اتر میتوانند از اسکلت سلولز محافظت کنند، بنابراین پایداری اتر سلولز با افزایش DS یا یکنواختی جایگزینی افزایش مییابد و تنها تعداد کمی از واحدهای گلوکز دهیدراته جایگزین نشده توسط هیدرولازها مورد حمله قرار میگیرند.
اتر سلولز به راحتی تحت تأثیر هوا، رطوبت، نور خورشید، گرمای متوسط و آلایندههای عمومی قرار نمیگیرد و نسبتاً پایدار است. اکسیدانهای قوی گروههای پراکسید و کربونیل تولید میکنند که منجر به تخریب بیشتر اتر سلولز در شرایط قلیایی میشود. هنگامی که محلول بازی سلولز گرم میشود، ویسکوزیته به طور قابل توجهی کاهش مییابد. اسیدهای قوی همچنین با هیدرولیز مستقیم پیوندهای استال سلولز، زنجیرههای مولکولی را تخریب میکنند. مانند سایر پلیمرهای آلی، ساختار زنجیرهای اتر سلولز به دلیل آسیب ناشی از تابش پرانرژی تخریب میشود. محصولات اتر سلولزی صنعتی را میتوان به بیوکیلرها، بافرها یا احیاکنندهها اضافه کرد تا در شرایط مناسب نگهداری، پایداری ذخیرهسازی طولانی مدت و ویسکوزیته ثابت حاصل شود.
اترهای سلولز جامد در دماهای بالا تا 80 تا 100 درجه سانتیگراد پایدار هستند. دماهای بالاتر یا گرمایش طولانی مدت میتواند منجر به ایجاد پیوندهای عرضی و در برخی موارد تشکیل شبکههای نامحلول شود. محصول جامد در محدوده 130 تا 150 درجه سانتیگراد تخریب جزئی دارد و هنگامی که تا 160 تا 200 درجه سانتیگراد گرم میشود، تخریب شدیدی خواهد داشت و قهوهای میشود که این امر به نوع اتر و شرایط گرمایش بستگی دارد. هنگامی که محلول آبی خنثی برای مدت طولانی گرم شده و سپس تا دمای اتاق سرد شود، باعث افت چسبندگی نمیشود و گرمایش متوسط ژل شدن یا تجمع بر ویسکوزیته تأثیری نخواهد گذاشت.
شما میتوانید اطلاعات دقیقتر را از وبسایت ما دریافت کنید: www.celotech.com