Celulozni eter (CE) je klasa derivata dobivenih kemijskom modifikacijom celuloze. Celuloza je glavna komponenta biljnih staničnih stijenki, a celulozni eteri su niz polimera koji nastaju eterifikacijom nekih hidroksilnih skupina (–OH) u celulozi. Naširoko se koriste u mnogim područjima kao što su građevinski materijali, medicina, hrana, kozmetika itd., a naširoko se koriste u raznim industrijama zbog svojih jedinstvenih fizičkih i kemijskih svojstava i svestranosti.
1. Podjela celuloznih etera
Celulozni eteri mogu se podijeliti u različite vrste prema vrstama supstituenata u kemijskoj strukturi. Najčešća klasifikacija temelji se na razlici u supstituentima. Uobičajeni eteri celuloze su sljedeći:
Metil celuloza (MC)
Metil celuloza nastaje zamjenom hidroksilnog dijela molekule celuloze metilom (–CH3). Ima dobra svojstva zgušnjavanja, stvaranja filma i vezivanja te se često koristi u industriji građevinskih materijala, premazima, farmaceutskoj i prehrambenoj industriji.
Hidroksipropil metilceluloza (HPMC)
Hidroksipropil metilceluloza je uobičajeni celulozni eter koji se naširoko koristi u građevinskim materijalima, medicini, dnevnim kemikalijama i prehrambenim poljima zbog bolje topljivosti u vodi i kemijske stabilnosti. HPMC je neionski celulozni eter sa svojstvima zadržavanja vode, zgušnjavanja i stabilnosti.
Karboksimetil celuloza (CMC)
Karboksimetil celuloza je anionski celulozni eter koji nastaje uvođenjem karboksimetil (–CH₂COOH) skupina u molekule celuloze. CMC ima izvrsnu topljivost u vodi i često se koristi kao zgušnjivač, stabilizator i sredstvo za suspendiranje. Ima važnu ulogu u hrani, medicini i kozmetici.
Etil celuloza (EC)
Etil celuloza se dobiva zamjenom hidroksilne skupine u celulozi s etil (–CH₂CH3). Ima dobru hidrofobnost i često se koristi kao sredstvo za oblaganje filmom i materijal za kontrolirano otpuštanje u farmaceutskoj industriji.
2. Fizikalna i kemijska svojstva celuloznih etera
Fizička i kemijska svojstva celuloznih etera usko su povezana s čimbenicima kao što su vrsta celuloznog etera, vrsta supstituenta i stupanj supstitucije. Njegova glavna svojstva uključuju sljedeće:
Topljivost i topljivost u vodi
Većina celuloznih etera ima dobru topljivost u vodi i može se otopiti u hladnoj ili vrućoj vodi kako bi nastala prozirna koloidna otopina. Na primjer, HPMC, CMC itd. mogu se brzo otopiti u vodi kako bi nastala otopina visoke viskoznosti, koja se naširoko koristi u scenarijima primjene s funkcionalnim zahtjevima kao što su zgušnjavanje, suspenzija i stvaranje filma.
Svojstva zgušnjavanja i stvaranja filma
Celulozni eteri imaju izvrsna svojstva zgušnjavanja i mogu učinkovito povećati viskoznost vodenih otopina. Na primjer, dodavanje HPMC-a građevinskim materijalima može poboljšati plastičnost i obradivost morta i poboljšati svojstva protiv spuštanja. Istodobno, eteri celuloze imaju dobra svojstva stvaranja filma i mogu stvoriti jednoliki zaštitni film na površini predmeta, pa se naširoko koriste u premazima i premazima za lijekove.
Zadržavanje vode i stabilnost
Celulozni eteri također imaju dobru sposobnost zadržavanja vode, posebno u području građevinskih materijala. Celulozni eteri često se koriste za poboljšanje zadržavanja vode u cementnom mortu, smanjenje pojave pukotina uslijed skupljanja morta i produljenje vijeka trajanja morta. U području hrane CMC se također koristi kao humektant za odgodu sušenja hrane.
Kemijska stabilnost
Celulozni eteri pokazuju dobru kemijsku stabilnost u otopinama kiselina, alkalija i elektrolita te mogu zadržati svoju strukturu i funkciju u različitim složenim kemijskim okruženjima. To im omogućuje da se koriste u raznim industrijama bez ometanja drugih kemikalija.
3. Postupak proizvodnje celuloznog etera
Proizvodnja celuloznog etera uglavnom se priprema reakcijom eterifikacije prirodne celuloze. Osnovni koraci procesa uključuju alkalizaciju celuloze, reakciju eterifikacije, pročišćavanje itd.
Alkalizacijski tretman
Prvo, prirodna celuloza (kao što je pamuk, drvo, itd.) je alkalizirana kako bi se hidroksilni dio u celulozi pretvorio u visoko aktivne alkoholne soli.
Reakcija eterifikacije
Celuloza nakon alkalizacije reagira sa sredstvom za eterifikaciju (kao što je metil klorid, propilen oksid, itd.) kako bi se stvorio celulozni eter. Ovisno o uvjetima reakcije mogu se dobiti različite vrste celuloznih etera.
Pročišćavanje i sušenje
Celulozni eter nastao reakcijom je pročišćen, ispran i osušen kako bi se dobio praškasti ili granulirani proizvod. Čistoća i fizikalna svojstva konačnog proizvoda mogu se kontrolirati naknadnom tehnologijom obrade.
4. Područja primjene celuloznog etera
Zbog jedinstvenih fizikalnih i kemijskih svojstava celuloznih etera naširoko se koriste u mnogim industrijama. Glavna područja primjene su sljedeća:
Građevinski materijali
U području građevinskih materijala, celulozni eteri se uglavnom koriste kao zgušnjivači i sredstva za zadržavanje vode za cementne mortove i proizvode na bazi gipsa. Celulozni eteri kao što su HPMC i MC mogu poboljšati građevinske karakteristike morta, smanjiti gubitak vode i tako poboljšati adheziju i otpornost na pukotine.
Lijek
U farmaceutskoj industriji celulozni eteri naširoko se koriste kao sredstva za oblaganje lijekova, ljepila za tablete i materijali s kontroliranim otpuštanjem. Na primjer, HPMC se često koristi za pripremu filmskih premaza za lijekove i ima dobar učinak kontroliranog otpuštanja.
Hrana
CMC se često koristi kao zgušnjivač, emulgator i stabilizator u prehrambenoj industriji. Naširoko se koristi u pićima, mliječnim proizvodima i pekarskim proizvodima, a može poboljšati okus i hidratantna svojstva hrane.
Kozmetika i dnevne kemikalije
Celulozni eteri se koriste kao zgušnjivači i emulgatori i stabilizatori u kozmetici i dnevnim kemikalijama, koji mogu pružiti dobru konzistenciju i teksturu. Na primjer, HPMC se često koristi u proizvodima kao što su pasta za zube i šampon kako bi im dao viskozan osjećaj i stabilan učinak suspenzije.
Premazi
U industriji premaza, celulozni eteri se koriste kao zgušnjivači, tvorci filma i suspendirajući agensi, koji mogu poboljšati konstrukcijske performanse premaza, poboljšati izravnavanje i osigurati dobru kvalitetu filma boje.
5. Budući razvoj celuloznih etera
Uz sve veće zahtjeve za očuvanjem okoliša, celulozni eter, kao derivat prirodnih obnovljivih izvora, ima široku razvojnu perspektivu. Zbog njegove biorazgradljivosti, obnovljivosti i svestranosti očekuje se da će se u budućnosti više koristiti u područjima zelenih materijala, razgradivih materijala i pametnih materijala. Osim toga, celulozni eter također ima daljnji istraživački i razvojni potencijal u područjima visoke dodane vrijednosti kao što su biomedicinski inženjering i napredni materijali.
Kao važan kemijski proizvod, celulozni eter ima širok raspon vrijednosti primjene. Sa svojim izvrsnim zgušnjavanjem, zadržavanjem vode, stvaranjem filma i dobrom kemijskom stabilnošću, igra nezamjenjivu ulogu u mnogim područjima kao što su građevinarstvo, medicina i hrana. U budućnosti, uz kontinuirani napredak tehnologije i promicanje koncepata zaštite okoliša, izgledi za primjenu celuloznog etera bit će širi i dat će veći doprinos promicanju održivog razvoja različitih industrija.
Vrijeme objave: 24. rujna 2024