Celulozes ēteris (CE) ir atvasinājumu klase, ko iegūst, ķīmiski modificējot celulozi. Celuloze ir galvenā augu šūnu sienu sastāvdaļa, un celulozes ēteri ir polimēru sērija, kas rodas, ēterējot dažas celulozes hidroksilgrupas (-OH). Tos plaši izmanto daudzās jomās, piemēram, būvmateriālos, medicīnā, pārtikā, kosmētikā utt., un to unikālo fizikālo un ķīmisko īpašību un daudzpusības dēļ tos plaši izmanto dažādās nozarēs.
1. Celulozes ēteru klasifikācija
Celulozes ēterus var iedalīt dažādos veidos atkarībā no aizvietotāju veidiem ķīmiskajā struktūrā. Visizplatītākā klasifikācija balstās uz aizvietotāju atšķirībām. Parastie celulozes ēteri ir šādi:
Metilceluloze (MC)
Metilceluloze tiek iegūta, aizstājot celulozes molekulas hidroksilgrupu ar metilgrupu (–CH₃). Tam ir labas sabiezēšanas, plēves veidošanas un savienošanas īpašības, un to parasti izmanto būvmateriālos, pārklājumos, farmācijā un pārtikas rūpniecībā.
Hidroksipropilmetilceluloze (HPMC)
Hidroksipropilmetilceluloze ir izplatīts celulozes ēteris, ko plaši izmanto būvmateriālos, medicīnā, ikdienas ķimikālijās un pārtikas jomā, jo tā labāk šķīst ūdenī un ķīmiskā stabilitāte. HPMC ir nejonu celulozes ēteris ar ūdens aiztures, sabiezēšanas un stabilitātes īpašībām.
Karboksimetilceluloze (CMC)
Karboksimetilceluloze ir anjonu celulozes ēteris, ko iegūst, ievadot karboksimetilgrupas (–CH₂COOH) celulozes molekulās. CMC ir lieliska šķīdība ūdenī, un to bieži izmanto kā biezinātāju, stabilizatoru un suspendējošu līdzekli. Tam ir svarīga loma pārtikā, medicīnā un kosmētikā.
Etilceluloze (EC)
Etilceluloze tiek iegūta, aizstājot celulozes hidroksilgrupu ar etilgrupu (–CH₂CH₃). Tam ir laba hidrofobitāte, un to bieži izmanto kā plēves pārklājuma līdzekli un kontrolētas atbrīvošanas materiālu farmācijas rūpniecībā.
2. Celulozes ēteru fizikālās un ķīmiskās īpašības
Celulozes ēteru fizikālās un ķīmiskās īpašības ir cieši saistītas ar tādiem faktoriem kā celulozes ētera veids, aizvietotāja veids un aizstāšanas pakāpe. Tās galvenās īpašības ir šādas:
Šķīdība ūdenī un šķīdība
Lielākajai daļai celulozes ēteru ir laba šķīdība ūdenī, un tos var izšķīdināt aukstā vai karstā ūdenī, veidojot caurspīdīgu koloidālu šķīdumu. Piemēram, HPMC, CMC utt. var ātri izšķīdināt ūdenī, veidojot augstas viskozitātes šķīdumu, ko plaši izmanto pielietojuma scenārijos ar funkcionālām prasībām, piemēram, sabiezēšanu, suspensiju un plēves veidošanos.
Biezēšanas un plēvi veidojošas īpašības
Celulozes ēteriem ir lieliskas biezināšanas īpašības un tie var efektīvi palielināt ūdens šķīdumu viskozitāti. Piemēram, HPMC pievienošana būvmateriāliem var uzlabot javas plastiskumu un apstrādājamību, kā arī uzlabot pretslīdēšanas īpašības. Tajā pašā laikā celulozes ēteriem ir labas plēvi veidojošas īpašības un tie var veidot vienmērīgu aizsargplēvi uz priekšmetu virsmas, tāpēc tos plaši izmanto pārklājumos un zāļu pārklājumos.
Ūdens aizture un stabilitāte
Celulozes ēteriem ir arī laba ūdens aiztures spēja, īpaši būvmateriālu jomā. Celulozes ēteri bieži tiek izmantoti, lai uzlabotu cementa javas ūdens aizturi, samazinātu javas saraušanās plaisu rašanos un pagarinātu javas kalpošanas laiku. Pārtikas jomā CMC izmanto arī kā mitrinātāju, lai aizkavētu pārtikas žāvēšanu.
Ķīmiskā stabilitāte
Celulozes ēteriem ir laba ķīmiskā stabilitāte skābju, sārmu un elektrolītu šķīdumos, un tie var saglabāt savu struktūru un funkcijas dažādās sarežģītās ķīmiskās vidēs. Tas ļauj tos izmantot dažādās nozarēs bez citu ķīmisko vielu iejaukšanās.
3. Celulozes ētera ražošanas process
Celulozes ētera ražošanu galvenokārt sagatavo dabiskās celulozes ēterizācijas reakcijā. Galvenie procesa posmi ietver celulozes sārmināšanu, ēterizācijas reakciju, attīrīšanu utt.
Alkalizācijas apstrāde
Pirmkārt, dabiskā celuloze (piemēram, kokvilna, koks u.c.) tiek sārmināta, lai pārvērstu celulozes hidroksilgrupu ļoti aktīvos spirta sāļos.
Ēterifikācijas reakcija
Celuloze pēc sārmināšanas reaģē ar ēterēšanas līdzekli (piemēram, metilhlorīdu, propilēna oksīdu utt.), veidojot celulozes ēteri. Atkarībā no reakcijas apstākļiem var iegūt dažāda veida celulozes ēterus.
Attīrīšana un žāvēšana
Reakcijā iegūto celulozes ēteri attīra, mazgā un žāvē, lai iegūtu pulveri vai granulētu produktu. Galaprodukta tīrību un fizikālās īpašības var kontrolēt ar sekojošu apstrādes tehnoloģiju.
4. Celulozes ētera pielietojuma jomas
Pateicoties celulozes ēteru unikālajām fizikālajām un ķīmiskajām īpašībām, tos plaši izmanto daudzās nozarēs. Galvenie lietojumprogrammu lauki ir šādi:
Būvmateriāli
Būvmateriālu jomā celulozes ēteri galvenokārt tiek izmantoti kā biezinātāji un ūdeni aizturoši līdzekļi cementa javai un izstrādājumiem uz ģipša bāzes. Celulozes ēteri, piemēram, HPMC un MC, var uzlabot javas konstrukcijas veiktspēju, samazināt ūdens zudumus un tādējādi uzlabot adhēziju un izturību pret plaisām.
Medicīna
Farmācijas rūpniecībā celulozes ēteri tiek plaši izmantoti kā medikamentu pārklājuma līdzekļi, tablešu līmvielas un kontrolētas darbības materiāli. Piemēram, HPMC bieži izmanto, lai sagatavotu zāļu plēves pārklājumus, un tam ir labs kontrolētas izdalīšanās efekts.
Pārtika
CMC bieži izmanto kā biezinātāju, emulgatoru un stabilizatoru pārtikas rūpniecībā. To plaši izmanto dzērienos, piena produktos un maizes izstrādājumos, un tas var uzlabot pārtikas garšu un mitrinošās īpašības.
Kosmētika un ikdienas ķimikālijas
Celulozes ēteri tiek izmantoti kā biezinātāji un emulgatori un stabilizatori kosmētikā un ikdienas ķimikālijās, kas var nodrošināt labu konsistenci un tekstūru. Piemēram, HPMC bieži izmanto tādos produktos kā zobu pasta un šampūns, lai tiem piešķirtu viskozu sajūtu un stabilu suspensijas efektu.
Pārklājumi
Pārklājumu rūpniecībā celulozes ēteri tiek izmantoti kā biezinātāji, plēves veidotāji un suspendējoši līdzekļi, kas var uzlabot pārklājumu konstrukcijas veiktspēju, uzlabot izlīdzināšanu un nodrošināt labu krāsas plēves kvalitāti.
5. Celulozes ēteru turpmākā attīstība
Pieaugot pieprasījumam pēc vides aizsardzības, celulozes ēterim kā dabisko atjaunojamo resursu atvasinājumam ir plašas attīstības perspektīvas. Tā bioloģiskā noārdīšanās, atjaunojamība un daudzpusība liek to nākotnē plašāk izmantot zaļo materiālu, noārdāmo materiālu un viedo materiālu jomās. Turklāt celulozes ēterim ir arī turpmākas pētniecības un attīstības potenciāls tādās augstas pievienotās vērtības jomās kā biomedicīnas inženierija un progresīvi materiāli.
Celulozes ēterim kā svarīgam ķīmiskajam produktam ir plašs pielietojuma diapazons. Ar savu lielisko sabiezējumu, ūdens aizturi, plēves veidošanu un labu ķīmisko stabilitāti, tai ir neaizvietojama loma daudzās jomās, piemēram, celtniecībā, medicīnā un pārtikā. Nākotnē, nepārtraukti attīstoties tehnoloģijām un popularizējot vides aizsardzības koncepcijas, celulozes ētera pielietojuma perspektīvas būs plašākas un dos lielāku ieguldījumu dažādu nozaru ilgtspējīgas attīstības veicināšanā.
Izlikšanas laiks: 2024. gada 24. septembris