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半纤维素化学改性

2022.6.02

半纤维素沿着骨架和边链有大量的自由羟基,通过氧化、水解、还原、醚化、酯化及交联等改性的方法产生许多新的功能团,是化学功能化的理想材料,具有广泛的潜在应用前景。半纤维素上的羟基与低分子醇类化学性质相似,可与酸反应生成半纤维素酯,与烷基化试剂反应生成半纤维素醚,酯化与醚化是最重要的半纤维素衍生反应。取代度(DS)是衡量半纤维素改性的一个重要技术指标,取代度越大,被改性的半纤维素越多,就有越多的取代基物质接枝到半纤维素上口。

半纤维素酯化

目前研究发现半纤维素与一般酰氯类(如硬脂酰化、丁酰氯、苯甲酰氯、辛酰氯和月桂酰氯等)酯化剂反应赋予半纤维素抗水性能,而与酸酐类(包括乙酸酐、琥珀酸酐和马来酸酐等)赋予半纤维素亲水性能。部分半纤维素酯化反应机理大致相同,差异在于反应条件改变,DS会发生明显的差异。

过去研究发现半纤维素在异相体系中化学改性获得较低的DS。为了提高半纤维素衍生物的特征,有必要寻找适合的反应媒介使衍生反应发生并且半纤维素的取代能获得高的得率和最小的降解。研究发现,在均相系统中对半纤维素进行改性,可以获得理想的得率的同时减少半纤维素主链的解聚,反应速度可提高5~10倍,且提高了产量降低了生产成本。

半纤维素醚化

半纤维素的醚化反应是使用各种醚化剂,如卤代物、环氧化合物以及烯类单体与半纤维素反应,常见的半纤维素醚化反应有羧甲基化、甲基化、季碱化反应、苄基化反应和璜烷基化反应等。均相体系醚化反应提供了反应的均一性和比多相反应产生更为均匀分布的产物,可获得满意的得率,并且可降低半纤维素主链的解聚程度。


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