Als natürliche Polymerverbindung hat Cellulose ein breites Anwendungsspektrum in der Fertigung. Es wird hauptsächlich aus den Zellwänden von Pflanzen gewonnen und ist eine der am häufigsten vorkommenden organischen Verbindungen auf der Erde. Aufgrund seiner einzigartigen Molekularstruktur, umweltfreundlichen Abbaubarkeit und hervorragenden physikalischen und chemischen Eigenschaften wird Cellulose häufig in der Papierherstellung, Textil-, Kunststoff-, Baustoff-, Medizin-, Lebensmittel- und anderen Industriezweigen eingesetzt.
1. Papierindustrie
Die Papierindustrie ist das Hauptanwendungsgebiet von Zellulose. Pflanzenfasern können nach mechanischer oder chemischer Behandlung zu Zellstoff verarbeitet werden. Zellulose sorgt als Hauptkomponente in diesem Prozess für Festigkeit und Haltbarkeit. Im Papierherstellungsprozess können die Wasseraufnahme, Glätte und Zugfestigkeit des Papiers durch die Zugabe chemischer Zusätze und den Einsatz unterschiedlicher Faserkombinationen gesteuert werden. Das Aufkommen von Recyclingpapier unterstreicht die Nachhaltigkeit und Recyclingfähigkeit von Zellulose weiter und macht es als umweltfreundlicheres Material vorteilhafter.
2. Textilindustrie
Zellulosefasern (z. B. Baumwolle) werden häufig bei der Herstellung von Stoffen als Grundrohstoffe der Textilindustrie verwendet. Baumwollfasern enthalten mehr als 90 % Zellulose, was sie weich, hygroskopisch, atmungsaktiv und mit anderen hervorragenden Eigenschaften macht und sich für die Herstellung verschiedener Arten von Kleidung eignet. In den letzten Jahren können Zellulosefasern chemisch behandelt werden, um regenerierte Zellulosefasern wie Viskosefasern und Modalfasern zu bilden, was die Anwendung von Zellulose in der Textilindustrie weiter ausweitet. Diese Fasern sind nicht nur weich und bequem, sondern haben auch gute antibakterielle und biologisch abbaubare Eigenschaften.
3. Biokunststoffe und biologisch abbaubare Materialien
Zellulose kann zur Herstellung biologisch abbaubarer Kunststoffe in der Kunststoffindustrie verwendet werden, was eine der wichtigen Forschungsrichtungen zur Lösung des Problems der „weißen Verschmutzung“ darstellt. Durch die Verarbeitung von Cellulose zu Celluloseacetat oder Celluloseether können daraus umweltfreundliche Kunststofffolien, Geschirr usw. hergestellt werden. Diese Materialien weisen eine hohe chemische Stabilität und physikalische Eigenschaften auf und lassen sich in der natürlichen Umgebung leicht abbauen, wodurch die Auswirkungen verringert werden Plastikmüll auf die ökologische Umwelt.
4. Baumaterialien
In der Bauindustrie wird Zellulose häufig zur Herstellung von Faserzementplatten, faserverstärkten Gipsplatten und Wärmedämmstoffen verwendet. Durch die Kombination von Zellulosefasern mit anderen Materialien können deren Schlagfestigkeit und Zugfestigkeit erhöht sowie die Wärme- und Schalldämmung verbessert werden. Beispielsweise ist Zellulose-Wärmedämmstoff ein umweltfreundlicher Wärmedämmstoff. Durch das Einspritzen von Zellulosepulver oder Zellulosepartikeln in die Gebäudewand kann es den Lärm wirksam isolieren und reduzieren, und aufgrund seiner natürlichen insektensicheren Eigenschaften wird es häufiger im Bauwesen eingesetzt.
5. Lebensmittel- und Pharmaindustrie
Cellulosederivate wie Carboxymethylcellulose (CMC) und Methylcellulose (MC) finden auch wichtige Anwendungen in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie. Carboxymethylcellulose wird häufig als Verdickungsmittel, Stabilisator und Emulgator in Lebensmitteln verwendet, während Methylcellulose aufgrund ihrer guten Haftfähigkeit und Biokompatibilität häufig als Sprengmittel in Tabletten verwendet wird. Darüber hinaus kann Zellulose auch als Ballaststoff zu Lebensmitteln hinzugefügt werden, um die Darmgesundheit zu verbessern.
6. Kosmetikindustrie
Cellulose wird häufig als Verdickungsmittel und Stabilisator in Kosmetika verwendet. Beispielsweise können gewöhnliche Carboxymethylcellulose und mikrokristalline Cellulose die Viskosität und Stabilität von Kosmetika erhöhen und eine Schichtung der Inhaltsstoffe vermeiden. Darüber hinaus eignet sich Cellulose aufgrund ihrer Abbaubarkeit und Ungiftigkeit für die Verwendung in Reinigungsprodukten, Hautpflegeprodukten und Make-up.
7. Umweltfreundliche Materialien und Filtermaterialien
Aufgrund der porösen Struktur und der guten Adsorption von Zellulose wird es zunehmend in Filtermaterialien eingesetzt. Zellulosemembranen und Zellulose-Nanofasern werden in der Luftfiltration, Wasseraufbereitung und industriellen Abwasseraufbereitung eingesetzt. Zellulosefiltermaterialien können nicht nur Schwebstoffe entfernen, sondern auch Schadstoffe adsorbieren, mit den Vorteilen hoher Effizienz und Umweltschutz. Darüber hinaus bietet die Anwendungsforschung von Cellulose-Nanofasern ein großes Potenzial für die zukünftige Filtrations- und Umweltschutzindustrie.
8. Energiefeld
Zellulosebiomasse hat auch im Energiebereich große Aufmerksamkeit erregt. Zellulose kann durch biologischen Abbau und Fermentation erneuerbare Energien wie Bioethanol und Biodiesel erzeugen. Im Vergleich zur petrochemischen Energie sind die Verbrennungsprodukte der Biomasseenergie relativ umweltfreundlich und stehen im Einklang mit dem Konzept der nachhaltigen Entwicklung. Die Produktionstechnologie für Zellulose-Biokraftstoffe verbessert sich schrittweise und bietet neue Möglichkeiten für saubere Energie in der Zukunft.
9. Anwendung der Nanotechnologie
Cellulose-Nanofasern (CNF) sind ein wichtiger Fortschritt in der Celluloseforschung der letzten Jahre. Aufgrund ihrer hohen Festigkeit, geringen Dichte und guten Biokompatibilität werden sie häufig in verschiedenen Verbundwerkstoffen eingesetzt. Der Zusatz von Cellulose-Nanofasern kann die mechanischen Eigenschaften von Verbundwerkstoffen erheblich verbessern. Im Vergleich zu anderen Nanomaterialien sind Cellulose-Nanofasern erneuerbar und biologisch abbaubar, sodass sie ein großes Potenzial für elektronische Geräte, Sensoren, medizinische Implantate und Hochleistungsmaterialien haben.
10. Druck- und Tintenstrahltechnologie
In der Druck- und Inkjet-Technologie werden Cellulosederivate eingesetzt, um die Fließfähigkeit und Adsorption von Tinten zu verbessern und so den Druckeffekt gleichmäßiger zu machen. In Tintenstrahldrucktinten kann Zellulose die Farben satter und klarer machen. Darüber hinaus kann die Transparenz und Festigkeit von Zellulose die Qualität des bedruckten Papiers verbessern und die Tintendiffusion verringern, wodurch die Druckprodukte hochwertiger werden.
Als erneuerbarer und abbaubarer natürlicher Polymerwerkstoff ist Zellulose zu einem wichtigen Werkstoff in der modernen Fertigung geworden. Seine breite Anwendung in verschiedenen Bereichen zeigt seine Vielfalt und seinen Umweltschutz und fördert die grüne Transformation vieler Branchen. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung von Wissenschaft und Technologie und dem Durchbruch der Cellulose-Nanotechnologie wird die Anwendung von Cellulose in Zukunft vielfältiger sein.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 01.11.2024