Eterul de celuloză (CE) este o clasă de derivați obținuți prin modificarea chimică a celulozei. Celuloza este componenta principală a pereților celulelor plantelor, iar eterii de celuloză sunt o serie de polimeri generați prin eterificarea unor grupări hidroxil (–OH) din celuloză. Sunt utilizate pe scară largă în multe domenii, cum ar fi materiale de construcție, medicină, alimente, cosmetice etc. și sunt utilizate pe scară largă în diverse industrii datorită proprietăților lor fizice și chimice unice și versatilității.
1. Clasificarea eterilor de celuloză
Eteri de celuloză pot fi împărțiți în diferite tipuri în funcție de tipurile de substituenți din structura chimică. Cea mai comună clasificare se bazează pe diferența de substituenți. Eteri de celuloză obișnuiți sunt după cum urmează:
Metil celuloză (MC)
Metilceluloza este generată prin înlocuirea părții hidroxil a moleculei de celuloză cu metil (–CH₃). Are proprietăți bune de îngroșare, de formare a peliculei și de lipire și este utilizat în mod obișnuit în materiale de construcții, acoperiri, industria farmaceutică și alimentară.
Hidroxipropil metilceluloză (HPMC)
Hidroxipropilmetilceluloza este un eter de celuloză obișnuit, care este utilizat pe scară largă în materiale de construcții, medicină, produse chimice zilnice și domenii alimentare, datorită solubilității sale mai bune în apă și stabilității chimice. HPMC este un eter de celuloză neionic cu proprietăți de reținere a apei, îngroșare și stabilitate.
Carboximetil celuloză (CMC)
Carboximetil celuloza este un eter de celuloză anionic generat prin introducerea grupărilor carboximetil (–CH₂COOH) în moleculele de celuloză. CMC are o solubilitate excelentă în apă și este adesea folosit ca agent de îngroșare, stabilizator și agent de suspendare. Joacă un rol important în alimente, medicamente și cosmetice.
Etil celuloză (EC)
Etilceluloza se obține prin înlocuirea grupării hidroxil din celuloză cu etil (–CH₂CH₃). Are o hidrofobicitate bună și este adesea folosit ca agent de acoperire a filmului și material cu eliberare controlată în industria farmaceutică.
2. Proprietățile fizice și chimice ale eterului de celuloză
Proprietățile fizice și chimice ale eterului de celuloză sunt strâns legate de factori precum tipul de eter de celuloză, tipul de substituent și gradul de substituție. Proprietățile sale principale includ următoarele:
Solubilitatea și solubilitatea în apă
Majoritatea eterii de celuloză au o solubilitate bună în apă și pot fi dizolvați în apă rece sau fierbinte pentru a forma o soluție coloidală transparentă. De exemplu, HPMC, CMC etc. pot fi dizolvate rapid în apă pentru a forma o soluție cu vâscozitate ridicată, care este utilizată pe scară largă în scenarii de aplicare cu cerințe funcționale cum ar fi îngroșarea, suspensia și formarea peliculei.
Proprietăți de îngroșare și formare de peliculă
Eteri de celuloză au proprietăți excelente de îngroșare și pot crește efectiv vâscozitatea soluțiilor apoase. De exemplu, adăugarea de HPMC la materialele de construcție poate îmbunătăți plasticitatea și lucrabilitatea mortarului și poate spori proprietățile anti-ladere. În același timp, eterii de celuloză au proprietăți bune de formare a peliculei și pot forma o peliculă de protecție uniformă pe suprafața obiectelor, astfel încât sunt utilizați pe scară largă în acoperiri și acoperiri cu medicamente.
Retenție de apă și stabilitate
Eteri de celuloză au și o capacitate bună de reținere a apei, mai ales în domeniul materialelor de construcție. Eteri de celuloză sunt adesea utilizați pentru a îmbunătăți retenția de apă a mortarului de ciment, pentru a reduce apariția fisurilor de contracție a mortarului și pentru a prelungi durata de viață a mortarului. În domeniul alimentar, CMC este folosit și ca umectant pentru a întârzia uscarea alimentelor.
Stabilitate chimică
Eteri de celuloză prezintă o bună stabilitate chimică în soluții acide, alcaline și electrolitice și își pot menține structura și funcția într-o varietate de medii chimice complexe. Acest lucru le permite să fie utilizate într-o varietate de industrii fără interferențe din partea altor substanțe chimice.
3. Procesul de producere a eterului de celuloză
Producția de eter de celuloză se prepară în principal prin reacția de eterificare a celulozei naturale. Etapele de bază ale procesului includ tratamentul de alcalinizare a celulozei, reacția de eterificare, purificarea etc.
Tratament de alcalinizare
În primul rând, celuloza naturală (cum ar fi bumbacul, lemnul etc.) este alcalinizată pentru a transforma partea hidroxil din celuloză în săruri de alcool foarte active.
Reacție de eterificare
Celuloza după alcalinizare reacționează cu un agent de eterificare (cum ar fi clorura de metil, oxidul de propilenă etc.) pentru a genera eter de celuloză. În funcție de condițiile de reacție, se pot obține diferite tipuri de eteri de celuloză.
Purificare și uscare
Eterul de celuloză generat de reacție este purificat, spălat și uscat pentru a obține o pulbere sau un produs granular. Puritatea și proprietățile fizice ale produsului final pot fi controlate prin tehnologia de procesare ulterioară.
4. Domenii de aplicare ale eterului de celuloză
Datorită proprietăților fizice și chimice unice ale eterului de celuloză, aceștia sunt utilizați pe scară largă în multe industrii. Principalele domenii de aplicare sunt următoarele:
Materiale de constructii
În domeniul materialelor de construcție, eterii de celuloză sunt utilizați în principal ca agenți de îngroșare și agenți de reținere a apei pentru mortar de ciment și produse pe bază de gips. Eteri de celuloză, cum ar fi HPMC și MC, pot îmbunătăți performanța de construcție a mortarului, pot reduce pierderile de apă și, astfel, pot îmbunătăți aderența și rezistența la fisurare.
Medicament
În industria farmaceutică, eterii de celuloză sunt utilizați pe scară largă ca agenți de acoperire pentru medicamente, adezivi pentru tablete și materiale cu eliberare controlată. De exemplu, HPMC este adesea folosit pentru a prepara acoperiri de peliculă medicamentoasă și are un efect bun de eliberare controlată.
Mâncare
CMC este adesea folosit ca agent de îngroșare, emulgator și stabilizator în industria alimentară. Este utilizat pe scară largă în băuturi, produse lactate și produse de patiserie și poate îmbunătăți gustul și proprietățile de hidratare ale alimentelor.
Cosmetice și chimicale zilnice
Eteri de celuloză sunt folosiți ca agenți de îngroșare și emulgatori și stabilizatori în cosmetice și substanțe chimice de zi cu zi, care pot oferi consistență și textura bună. De exemplu, HPMC este adesea folosit în produse precum pasta de dinți și șampon pentru a le oferi o senzație vâscoasă și un efect stabil de suspensie.
Acoperiri
În industria acoperirilor, eterii de celuloză sunt utilizați ca agenți de îngroșare, formatori de peliculă și agenți de suspendare, care pot îmbunătăți performanța de construcție a acoperirilor, pot îmbunătăți nivelarea și oferă o calitate bună a peliculei de vopsea.
5. Dezvoltarea viitoare a eterilor de celuloză
Odată cu creșterea cererii de protecție a mediului, eterul de celuloză, ca derivat al resurselor naturale regenerabile, are perspective largi de dezvoltare. Biodegradabilitatea, reînnoirea și versatilitatea sa fac ca acesta să fie utilizat pe scară mai largă în domeniile materialelor verzi, materialelor degradabile și materialelor inteligente în viitor. În plus, eterul de celuloză are, de asemenea, un potențial suplimentar de cercetare și dezvoltare în domenii cu valoare adăugată ridicată, cum ar fi ingineria biomedicală și materialele avansate.
Ca produs chimic important, eterul de celuloză are o gamă largă de valori de aplicare. Cu îngroșarea excelentă, reținerea apei, formarea de peliculă și stabilitatea chimică bună, joacă un rol de neînlocuit în multe domenii precum construcții, medicină și alimentație. În viitor, odată cu avansarea continuă a tehnologiei și promovarea conceptelor de protecție a mediului, perspectivele de aplicare a eterului de celuloză vor fi mai largi și vor aduce contribuții mai mari la promovarea dezvoltării durabile a diferitelor industrii.
Ora postării: 24-sept-2024