Als natuurlijke polymeerverbinding kent cellulose een breed scala aan toepassingen in de productie. Het wordt voornamelijk gewonnen uit de celwanden van planten en is een van de meest voorkomende organische verbindingen op aarde. Cellulose wordt veel gebruikt in de papier-, textiel-, kunststof-, bouwmaterialen-, farmaceutische, voedingsmiddelen- en andere industrieën vanwege de unieke moleculaire structuur, milieuvriendelijke afbreekbaarheid en uitstekende fysische en chemische eigenschappen.
1. Papierindustrie
De papierindustrie is de belangrijkste toepassingsgebied voor cellulose. Plantaardige vezels kunnen na mechanische of chemische behandeling tot pulp worden verwerkt. Cellulose zorgt als hoofdbestanddeel in dit proces voor sterkte en duurzaamheid. Tijdens de papierproductie kunnen de waterabsorptie, gladheid en treksterkte van het papier worden gecontroleerd door chemische additieven toe te voegen en verschillende vezelcombinaties te gebruiken. De opkomst van gerecycled papier benadrukt de duurzaamheid en recyclebaarheid van cellulose verder, waardoor het een aantrekkelijker alternatief is voor milieuvriendelijke materialen.
2. Textielindustrie
Cellulosevezels (zoals katoen) worden veel gebruikt bij de productie van stoffen als basisgrondstof in de textielindustrie. Katoenvezels bevatten meer dan 90% cellulose, waardoor ze zacht, hygroscopisch, ademend en andere uitstekende eigenschappen hebben, waardoor ze geschikt zijn voor de productie van diverse soorten kleding. De laatste jaren kunnen cellulosevezels chemisch worden behandeld om geregenereerde cellulosevezels te vormen, zoals viscosevezels en modale vezels, waardoor de toepassing van cellulose in de textielindustrie verder is uitgebreid. Deze vezels zijn niet alleen zacht en comfortabel, maar hebben ook goede antibacteriële en biologisch afbreekbare eigenschappen.
3. Bioplastics en biologisch afbreekbare materialen
Cellulose kan worden gebruikt voor de productie van biologisch afbreekbare kunststoffen in de kunststofindustrie, een van de belangrijkste onderzoeksrichtingen voor de oplossing van het probleem van "witte vervuiling". Door cellulose te verwerken tot celluloseacetaat of cellulose-ether, kan het worden gebruikt voor de productie van milieuvriendelijke plastic folies, serviesgoed, enz. Deze materialen hebben een sterke chemische stabiliteit en fysische eigenschappen en zijn gemakkelijk afbreekbaar in de natuurlijke omgeving, waardoor de impact van plastic afval op het milieu wordt verminderd.
4. Bouwmaterialen
In de bouwsector wordt cellulose veel gebruikt voor de productie van vezelcementplaten, vezelversterkte gipsplaten en thermische isolatiematerialen. De combinatie van cellulosevezels met andere materialen kan de slagvastheid, treksterkte en thermische en geluidsisolatie verbeteren. Zo is cellulose thermisch isolatiemateriaal een milieuvriendelijk thermisch isolatiemateriaal. Door cellulosepoeder of cellulosedeeltjes in de muur te injecteren, kan het effectief isoleren en geluid verminderen. Dankzij de natuurlijke insectenwerende eigenschappen wordt het bovendien steeds vaker gebruikt in de bouw.
5. Voedings- en farmaceutische industrie
Cellulosederivaten zoals carboxymethylcellulose (CMC) en methylcellulose (MC) hebben ook belangrijke toepassingen in de voedingsmiddelen- en farmaceutische industrie. Carboxymethylcellulose wordt veel gebruikt als verdikkingsmiddel, stabilisator en emulgator in voedingsmiddelen, terwijl methylcellulose vaak wordt gebruikt als desintegratiemiddel in tabletten vanwege de goede kleefkracht en biocompatibiliteit. Daarnaast kan cellulose ook als voedingsvezel aan voedingsmiddelen worden toegevoegd om de darmgezondheid te verbeteren.
6. Cosmetica-industrie
Cellulose wordt vaak gebruikt als verdikkingsmiddel en stabilisator in cosmetica. Zo kunnen gangbare carboxymethylcellulose en microkristallijne cellulose de viscositeit en stabiliteit van cosmetica verhogen en gelaagdheid van ingrediënten voorkomen. Bovendien maken de afbreekbaarheid en niet-toxiciteit van cellulose het geschikt voor gebruik in reinigingsproducten, huidverzorgingsproducten en make-up.
7. Milieuvriendelijke materialen en filtermaterialen
Vanwege de poreuze structuur en goede adsorptie van cellulose wordt het steeds vaker gebruikt in filtermaterialen. Cellulosemembranen en cellulosenanovezels worden gebruikt in luchtfiltratie, waterzuivering en industriële afvalwaterzuivering. Cellulosefiltermaterialen kunnen niet alleen zwevende deeltjes verwijderen, maar ook schadelijke stoffen adsorberen, met als voordelen een hoge efficiëntie en milieubescherming. Bovendien biedt het toepassingsonderzoek van cellulosenanovezels een groot potentieel in de toekomstige filtratie- en milieubeschermingsindustrie.
8. Energieveld
Cellulosebiomassa heeft ook veel aandacht getrokken in de energiesector. Cellulose kan hernieuwbare energie produceren, zoals bio-ethanol en biodiesel, door biologische afbraak en fermentatie. Vergeleken met petrochemische energie zijn de verbrandingsproducten van biomassa-energie relatief milieuvriendelijk en passen ze binnen het concept van duurzame ontwikkeling. De productietechnologie van cellulosebiobrandstof verbetert geleidelijk, wat in de toekomst nieuwe mogelijkheden biedt voor schone energie.
9. Toepassing van nanotechnologie
Cellulose nanovezels (CNF) hebben de afgelopen jaren een belangrijke vooruitgang geboekt in het celluloseonderzoek. Dankzij hun hoge sterkte, lage dichtheid en goede biocompatibiliteit worden ze veelvuldig gebruikt in diverse composietmaterialen. De toevoeging van cellulose nanovezels kan de mechanische eigenschappen van composietmaterialen aanzienlijk verbeteren. Bovendien zijn cellulose nanovezels, vergeleken met andere nanomaterialen, hernieuwbaar en biologisch afbreekbaar, waardoor ze een groot potentieel hebben in elektronische apparaten, sensoren, medische implantaten en hoogwaardige materialen.
10. Print- en inkjettechnologie
In de druk- en inkjettechnologie worden cellulosederivaten gebruikt om de vloeibaarheid en adsorptie van inkt te verbeteren, waardoor het drukresultaat uniformer wordt. In inkjetprintinkten kan cellulose de kleuren voller en helderder maken. Bovendien kunnen de transparantie en sterkte van cellulose de kwaliteit van bedrukt papier verbeteren en inktdiffusie verminderen, waardoor de bedrukte producten van hogere kwaliteit zijn.
Als hernieuwbaar en afbreekbaar natuurlijk polymeermateriaal is cellulose een van de belangrijkste materialen in de moderne productie geworden. De brede toepassing ervan in diverse sectoren toont de diversiteit en milieubescherming ervan aan en bevordert de groene transformatie van vele industrieën. In de toekomst, met de voortdurende ontwikkeling van wetenschap en technologie en de doorbraak van cellulose-nanotechnologie, zal de toepassing van cellulose nog diverser worden.
Plaatsingstijd: 1 november 2024