Celulózový ether (CE) je třída derivátů získaných chemickou modifikací celulózy. Celulóza je hlavní složkou rostlinných buněčných stěn a celulózové ethery jsou série polymerů generovaných etherifikací některých hydroxylových skupin (–OH) v celulóze. Jsou široce používány v mnoha oblastech, jako jsou stavební materiály, lékařství, potravinářství, kosmetika atd., a jsou široce používány v různých průmyslových odvětvích díky svým jedinečným fyzikálním a chemickým vlastnostem a všestrannosti.
1. Klasifikace etherů celulózy
Celulózové ethery lze rozdělit na různé typy podle typů substituentů v chemické struktuře. Nejběžnější klasifikace je založena na rozdílu v substituentech. Běžné ethery celulózy jsou následující:
methylcelulóza (MC)
Methylcelulóza vzniká nahrazením hydroxylové části molekuly celulózy methylem (–CH3). Má dobré zahušťovací, filmotvorné a lepicí vlastnosti a běžně se používá ve stavebních materiálech, nátěrech, farmaceutickém a potravinářském průmyslu.
Hydroxypropylmethylcelulóza (HPMC)
Hydroxypropylmethylcelulóza je běžný éter celulózy, který je široce používán ve stavebních materiálech, medicíně, každodenních chemikáliích a potravinách díky své lepší rozpustnosti ve vodě a chemické stabilitě. HPMC je neiontový ether celulózy s vlastnostmi zadržování vody, zahušťování a stability.
Karboxymethylcelulóza (CMC)
Karboxymethylcelulóza je aniontový éter celulózy, který vzniká zavedením karboxymethylových (–CH2COOH) skupin do molekul celulózy. CMC má vynikající rozpustnost ve vodě a často se používá jako zahušťovadlo, stabilizátor a suspendační činidlo. Hraje důležitou roli v potravinářství, medicíně a kosmetice.
Ethylcelulóza (EC)
Ethylcelulóza se získává nahrazením hydroxylové skupiny v celulóze ethylem (–CH2CH3). Má dobrou hydrofobnost a ve farmaceutickém průmyslu se často používá jako filmové potahovací činidlo a materiál s řízeným uvolňováním.
2. Fyzikální a chemické vlastnosti etherů celulózy
Fyzikální a chemické vlastnosti éterů celulózy úzce souvisejí s faktory, jako je typ éteru celulózy, typ substituentu a stupeň substituce. Mezi jeho hlavní vlastnosti patří následující:
Rozpustnost a rozpustnost ve vodě
Většina etherů celulózy má dobrou rozpustnost ve vodě a lze je rozpustit ve studené nebo horké vodě za vzniku průhledného koloidního roztoku. Například HPMC, CMC atd. mohou být rychle rozpuštěny ve vodě za vzniku vysoce viskózního roztoku, který je široce používán v aplikačních scénářích s funkčními požadavky, jako je zahušťování, suspenze a tvorba filmu.
Zahušťovací a filmotvorné vlastnosti
Celulózové ethery mají vynikající zahušťovací vlastnosti a mohou účinně zvyšovat viskozitu vodných roztoků. Například přidání HPMC do stavebních materiálů může zlepšit plasticitu a zpracovatelnost malty a zlepšit vlastnosti proti stékání. Étery celulózy mají zároveň dobré filmotvorné vlastnosti a dokážou vytvořit jednotný ochranný film na povrchu předmětů, takže jsou široce používány v nátěrech a potahech léků.
Zadržování vody a stabilita
Étery celulózy mají také dobrou schopnost zadržovat vodu, zejména v oblasti stavebních materiálů. Étery celulózy se často používají ke zlepšení zadržování vody v cementové maltě, snížení výskytu trhlin při smršťování malty a prodloužení životnosti malty. V oblasti potravin se CMC používá také jako zvlhčovadlo ke zpomalení sušení potravin.
Chemická stabilita
Celulózové ethery vykazují dobrou chemickou stabilitu v kyselých, alkalických a elektrolytových roztocích a mohou si zachovat svou strukturu a funkci v různých složitých chemických prostředích. To umožňuje jejich použití v různých průmyslových odvětvích bez rušení jinými chemikáliemi.
3. Proces výroby éteru celulózy
Výroba éteru celulózy se připravuje především etherifikační reakcí přírodní celulózy. Mezi základní procesní kroky patří alkalizační úprava celulózy, etherifikační reakce, čištění atd.
Alkalizační ošetření
Nejprve se přírodní celulóza (jako je bavlna, dřevo atd.) alkalizuje, aby se hydroxylová část v celulóze přeměnila na vysoce aktivní alkoholové soli.
Eterifikační reakce
Celulóza po alkalizaci reaguje s etherifikačním činidlem (jako je methylchlorid, propylenoxid atd.) za vzniku etheru celulosy. V závislosti na reakčních podmínkách lze získat různé typy etherů celulózy.
Čištění a sušení
Ether celulózy generovaný reakcí se čistí, promyje a suší, aby se získal prášek nebo granulovaný produkt. Čistotu a fyzikální vlastnosti konečného produktu lze řídit následnou technologií zpracování.
4. Oblasti použití éteru celulózy
Vzhledem k jedinečným fyzikálním a chemickým vlastnostem éterů celulózy jsou široce používány v mnoha průmyslových odvětvích. Hlavní oblasti použití jsou následující:
Stavební materiály
V oblasti stavebních materiálů se étery celulózy používají především jako zahušťovadla a prostředky zadržující vodu pro cementové malty a výrobky na bázi sádry. Étery celulózy, jako jsou HPMC a MC, mohou zlepšit konstrukční vlastnosti malty, snížit ztráty vody, a tím zvýšit přilnavost a odolnost proti prasklinám.
Lék
Ve farmaceutickém průmyslu jsou ethery celulózy široce používány jako potahová činidla pro léky, lepidla pro tablety a materiály s řízeným uvolňováním. Například HPMC se často používá k přípravě povlaků léčivého filmu a má dobrý účinek řízeného uvolňování.
Jídlo
CMC se často používá jako zahušťovadlo, emulgátor a stabilizátor v potravinářském průmyslu. Je široce používán v nápojích, mléčných výrobcích a pečivu a může zlepšit chuťové a zvlhčující vlastnosti potravin.
Kosmetika a každodenní chemikálie
Ethery celulózy se používají jako zahušťovadla a emulgátory a stabilizátory v kosmetice a každodenních chemikáliích, které mohou poskytnout dobrou konzistenci a texturu. Například HPMC se často používá v produktech, jako jsou zubní pasty a šampony, aby jim dodaly viskózní pocit a stabilní suspenzní efekt.
Nátěry
V průmyslu nátěrů se ethery celulózy používají jako zahušťovadla, filmotvorná činidla a suspendační činidla, která mohou zlepšit konstrukční vlastnosti nátěrů, zlepšit vyrovnávání a zajistit dobrou kvalitu nátěrového filmu.
5. Budoucí vývoj etherů celulózy
S rostoucí poptávkou po ochraně životního prostředí má celulózový éter jako derivát přírodních obnovitelných zdrojů široké perspektivy rozvoje. Díky jeho biologické rozložitelnosti, obnovitelnosti a všestrannosti se očekává, že se v budoucnu bude více používat v oblasti zelených materiálů, rozložitelných materiálů a chytrých materiálů. Kromě toho má celulózový éter také další výzkumný a vývojový potenciál v oblastech s vysokou přidanou hodnotou, jako je biomedicínské inženýrství a pokročilé materiály.
Jako důležitý chemický produkt má éter celulózy široký rozsah aplikační hodnoty. Svým vynikajícím zahušťováním, zadržováním vody, tvorbou filmu a dobrou chemickou stabilitou hraje nezastupitelnou roli v mnoha oborech, jako je stavebnictví, lékařství a potravinářství. V budoucnu, s neustálým pokrokem v technologii a podporou koncepcí ochrany životního prostředí, budou vyhlídky použití éteru celulózy širší a budou více přispívat k podpoře udržitelného rozvoje různých průmyslových odvětví.
Čas odeslání: 24. září 2024