کاربرد اتر سلولز در صنایع مختلف؟ سلولز اتر چیست؟

اتر سلولز (CE) دسته ای از مشتقات است که از طریق اصلاح شیمیایی سلولز به دست می آید. سلولز جزء اصلی دیواره های سلولی گیاه است و اترهای سلولزی مجموعه ای از پلیمرها هستند که از اتریفیکاسیون برخی از گروه های هیدروکسیل (-OH) در سلولز تولید می شوند. در بسیاری از زمینه ها مانند مصالح ساختمانی، دارویی، غذایی، آرایشی و بهداشتی و غیره کاربرد فراوانی دارند و به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی منحصربفرد و تطبیق پذیری آنها در صنایع مختلف کاربرد فراوانی دارند.

1. طبقه بندی اترهای سلولزی
اترهای سلولزی را می توان با توجه به انواع جایگزین های موجود در ساختار شیمیایی به انواع مختلفی تقسیم کرد. رایج ترین طبقه بندی بر اساس تفاوت در جایگزین ها است. اترهای سلولزی رایج به شرح زیر است:

متیل سلولز (MC)
متیل سلولز با جایگزینی قسمت هیدروکسیل مولکول سلولز با متیل (-CH3) تولید می شود. دارای خواص ضخیم کنندگی، تشکیل فیلم و چسبندگی خوبی است و معمولاً در مصالح ساختمانی، پوشش‌ها، داروسازی و صنایع غذایی استفاده می‌شود.

هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (HPMC)
هیدروکسی پروپیل متیل سلولز یک اتر سلولزی رایج است که به دلیل حلالیت بهتر در آب و پایداری شیمیایی، به طور گسترده در مصالح ساختمانی، پزشکی، مواد شیمیایی روزانه و زمینه های غذایی استفاده می شود. HPMC یک اتر سلولزی غیریونی با خواص احتباس آب، غلیظ شدن و پایداری است.

کربوکسی متیل سلولز (CMC)
کربوکسی متیل سلولز یک اتر سلولز آنیونی است که با وارد کردن گروه های کربوکسی متیل (-CH2COOH) به مولکول های سلولز تولید می شود. CMC حلالیت عالی در آب دارد و اغلب به عنوان ضخیم کننده، تثبیت کننده و عامل تعلیق استفاده می شود. نقش مهمی در مواد غذایی، دارویی و آرایشی دارد.

اتیل سلولز (EC)
اتیل سلولز با جایگزینی گروه هیدروکسیل در سلولز با اتیل (-CH2CH3) به دست می آید. آبگریزی خوبی دارد و اغلب به عنوان عامل پوشش فیلم و مواد رهاسازی کنترل شده در صنعت داروسازی استفاده می شود.

2. خواص فیزیکی و شیمیایی اترهای سلولزی
خواص فیزیکی و شیمیایی اترهای سلولزی ارتباط تنگاتنگی با عواملی مانند نوع اتر سلولز، نوع جانشین و درجه جانشینی دارد. خواص اصلی آن شامل موارد زیر است:

حلالیت و حلالیت در آب
اکثر اترهای سلولزی حلالیت خوبی در آب دارند و می توان آنها را در آب سرد یا گرم حل کرد تا یک محلول کلوئیدی شفاف تشکیل دهد. به عنوان مثال، HPMC، CMC و غیره را می توان به سرعت در آب حل کرد تا یک محلول با ویسکوزیته بالا تشکیل دهد که به طور گسترده در سناریوهای کاربردی با الزامات عملکردی مانند ضخیم شدن، تعلیق و تشکیل فیلم استفاده می شود.

خواص ضخیم شدن و تشکیل فیلم
اترهای سلولزی خاصیت ضخیم کنندگی عالی دارند و می توانند به طور موثر ویسکوزیته محلول های آبی را افزایش دهند. به عنوان مثال، افزودن HPMC به مصالح ساختمانی می تواند انعطاف پذیری و کارایی ملات را بهبود بخشد و خاصیت ضد افتادگی را افزایش دهد. در عین حال، اترهای سلولزی خاصیت تشکیل فیلم خوبی دارند و می توانند یک لایه محافظ یکنواخت بر روی سطح اجسام ایجاد کنند، بنابراین از آنها در پوشش ها و پوشش های دارویی استفاده زیادی می شود.

حفظ آب و پایداری
اترهای سلولزی نیز ظرفیت نگهداری آب خوبی به خصوص در زمینه مصالح ساختمانی دارند. اترهای سلولزی اغلب برای بهبود حفظ آب ملات سیمان، کاهش وقوع ترک های انقباض ملات و افزایش عمر مفید ملات استفاده می شوند. در زمینه مواد غذایی نیز از CMC به عنوان یک مرطوب کننده برای به تاخیر انداختن خشک شدن مواد غذایی استفاده می شود.

پایداری شیمیایی
اترهای سلولزی پایداری شیمیایی خوبی در محلول های اسید، قلیایی و الکترولیت نشان می دهند و می توانند ساختار و عملکرد خود را در انواع محیط های شیمیایی پیچیده حفظ کنند. این به آنها اجازه می دهد تا در صنایع مختلف بدون دخالت سایر مواد شیمیایی مورد استفاده قرار گیرند.

3. فرآیند تولید اتر سلولز
تولید اتر سلولز عمدتاً با واکنش اتریفیکاسیون سلولز طبیعی تهیه می شود. مراحل اصلی فرآیند شامل عملیات قلیایی سازی سلولز، واکنش اتریفیکاسیون، خالص سازی و غیره است.

درمان قلیایی سازی
ابتدا سلولز طبیعی (مانند پنبه، چوب و غیره) قلیایی می شود تا قسمت هیدروکسیل موجود در سلولز به نمک های الکلی بسیار فعال تبدیل شود.

واکنش اتریفیکاسیون
سلولز پس از قلیایی شدن با یک عامل اتریف کننده (مانند متیل کلرید، پروپیلن اکسید و غیره) واکنش داده و اتر سلولز تولید می کند. بسته به شرایط واکنش، انواع مختلفی از اترهای سلولزی را می توان به دست آورد.

تصفیه و خشک کردن
اتر سلولز تولید شده توسط واکنش خالص، شسته و خشک می شود تا پودر یا محصول دانه ای به دست آید. خلوص و خواص فیزیکی محصول نهایی را می توان با فناوری پردازش بعدی کنترل کرد.

4. زمینه های کاربرد اتر سلولز
با توجه به خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فرد اترهای سلولزی، آنها به طور گسترده در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می گیرند. فیلدهای اصلی برنامه به شرح زیر است:

مصالح ساختمانی
در زمینه مصالح ساختمانی، اترهای سلولزی عمدتاً به عنوان غلیظ کننده و نگهدارنده آب برای ملات سیمان و محصولات مبتنی بر گچ استفاده می شود. اترهای سلولزی مانند HPMC و MC می توانند عملکرد ساخت ملات را بهبود بخشند، از دست دادن آب را کاهش دهند و در نتیجه چسبندگی و مقاومت در برابر ترک را افزایش دهند.

دارو
در صنعت داروسازی، اترهای سلولز به طور گسترده ای به عنوان عوامل پوششی برای داروها، چسب برای قرص ها و مواد با رهش کنترل شده استفاده می شود. به عنوان مثال، HPMC اغلب برای تهیه پوشش های فیلم دارویی استفاده می شود و اثر آزادسازی کنترل شده خوبی دارد.

غذا
CMC اغلب به عنوان ضخیم کننده، امولسیفایر و تثبیت کننده در صنایع غذایی استفاده می شود. به طور گسترده ای در نوشیدنی ها، محصولات لبنی و محصولات پخته شده استفاده می شود و می تواند طعم و خواص مرطوب کنندگی غذا را بهبود بخشد.

لوازم آرایشی و بهداشتی و مواد شیمیایی روزانه
اترهای سلولزی به عنوان غلیظ کننده و امولسیون کننده و تثبیت کننده در لوازم آرایشی و مواد شیمیایی روزانه استفاده می شود که می تواند قوام و بافت خوبی ایجاد کند. به عنوان مثال، HPMC اغلب در محصولاتی مانند خمیر دندان و شامپو استفاده می شود تا حس چسبناک و اثر تعلیق پایدار به آنها بدهد.

پوشش ها
در صنعت پوشش‌ها، اترهای سلولز به عنوان ضخیم‌کننده، تشکیل‌دهنده فیلم و عامل تعلیق استفاده می‌شوند که می‌تواند عملکرد ساخت پوشش‌ها را افزایش دهد، سطح بندی را بهبود بخشد و کیفیت فیلم رنگ خوبی را ارائه دهد.

5. توسعه آتی اترهای سلولز
با افزایش تقاضا برای حفاظت از محیط زیست، اتر سلولز، به عنوان یک مشتق از منابع طبیعی تجدید پذیر، چشم انداز توسعه گسترده ای دارد. زیست تخریب پذیری، تجدید پذیری و تطبیق پذیری آن باعث می شود که انتظار می رود در آینده به طور گسترده در زمینه مواد سبز، مواد تجزیه پذیر و مواد هوشمند مورد استفاده قرار گیرد. علاوه بر این، اتر سلولز همچنین دارای پتانسیل تحقیق و توسعه بیشتر در زمینه های با ارزش افزوده بالا مانند مهندسی زیست پزشکی و مواد پیشرفته است.

به عنوان یک محصول شیمیایی مهم، اتر سلولز دارای طیف گسترده ای از ارزش کاربردی است. با ضخیم شدن عالی، احتباس آب، تشکیل فیلم و پایداری شیمیایی خوب، نقشی بی بدیل در بسیاری از زمینه ها مانند ساختمان، دارو و مواد غذایی ایفا می کند. در آینده، با پیشرفت مداوم فناوری و ترویج مفاهیم حفاظت از محیط زیست، چشم انداز کاربرد اتر سلولز گسترده تر خواهد شد و سهم بیشتری در ارتقای توسعه پایدار صنایع مختلف خواهد داشت.