Jako naturalny związek polimerowy, celuloza ma szeroki zakres zastosowań w produkcji. Jest głównie pozyskiwana ze ścian komórkowych roślin i jest jednym z najliczniej występujących związków organicznych na Ziemi. Celuloza jest szeroko stosowana w produkcji papieru, tekstyliów, tworzyw sztucznych, materiałów budowlanych, medycyny, żywności i innych gałęziach przemysłu ze względu na jej unikalną strukturę molekularną, przyjazną dla środowiska degradowalność i doskonałe właściwości fizyczne i chemiczne.
1. Przemysł papierniczy
Przemysł papierniczy jest głównym obszarem zastosowań celulozy. Włókna roślinne mogą być przetwarzane na pulpę po obróbce mechanicznej lub chemicznej. Celuloza zapewnia wytrzymałość i trwałość jako główny składnik tego procesu. W procesie papierniczym absorpcję wody, gładkość i wytrzymałość na rozciąganie papieru można kontrolować, dodając dodatki chemiczne i stosując różne kombinacje włókien. Pojawienie się papieru pochodzącego z recyklingu dodatkowo podkreśla zrównoważony rozwój i możliwość recyklingu celulozy, co czyni ją bardziej korzystną w materiałach przyjaznych dla środowiska.
2. Przemysł tekstylny
Włókna celulozowe (takie jak bawełna) są szeroko stosowane w produkcji tkanin jako podstawowe surowce przemysłu tekstylnego. Włókna bawełniane zawierają ponad 90% celulozy, co sprawia, że są miękkie, higroskopijne, oddychające i mają inne doskonałe właściwości, odpowiednie do produkcji różnych rodzajów odzieży. W ostatnich latach włókna celulozowe można poddać obróbce chemicznej w celu utworzenia włókien celulozowych regenerowanych, takich jak włókna wiskozowe i włókna modalne, co jeszcze bardziej rozszerza zastosowanie celulozy w przemyśle tekstylnym. Włókna te są nie tylko miękkie i wygodne, ale mają również dobre właściwości antybakteryjne i biodegradowalne.
3. Bioplastiki i materiały biodegradowalne
Celulozę można wykorzystać do produkcji biodegradowalnych tworzyw sztucznych w przemyśle tworzyw sztucznych, co jest jednym z ważnych kierunków badań nad rozwiązaniem problemu „białego zanieczyszczenia”. Poprzez przetwarzanie celulozy na octan celulozy lub eter celulozy można ją wykorzystać do produkcji przyjaznych dla środowiska folii plastikowych, naczyń stołowych itp. Materiały te mają wysoką stabilność chemiczną i właściwości fizyczne oraz łatwo ulegają degradacji w środowisku naturalnym, zmniejszając wpływ odpadów plastikowych na środowisko ekologiczne.
4. Materiały budowlane
W branży budowlanej celuloza jest szeroko stosowana do produkcji płyt cementowo-włóknowych, płyt gipsowo-kartonowych wzmacnianych włóknami i materiałów termoizolacyjnych. Łączenie włókien celulozowych z innymi materiałami może zwiększyć ich odporność na uderzenia, wytrzymałość na rozciąganie oraz poprawić izolację termiczną i akustyczną. Na przykład materiał termoizolacyjny celulozowy jest przyjaznym dla środowiska materiałem termoizolacyjnym. Wstrzykując proszek celulozowy lub cząsteczki celulozy do ściany budynku, może on skutecznie izolować i redukować hałas, a jego naturalne właściwości chroniące przed owadami sprawiają, że jest on szerzej stosowany w budownictwie.
5. Przemysł spożywczy i farmaceutyczny
Pochodne celulozy, takie jak karboksymetyloceluloza (CMC) i metyloceluloza (MC), mają również ważne zastosowania w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym. Karboksymetyloceluloza jest szeroko stosowana jako zagęszczacz, stabilizator i emulgator w żywności, podczas gdy metyloceluloza jest często stosowana jako środek dezintegrujący w tabletkach ze względu na jej dobrą przyczepność i biokompatybilność. Ponadto celulozę można również dodawać do żywności jako błonnik pokarmowy, aby pomóc ludziom poprawić zdrowie jelit.
6. Przemysł kosmetyczny
Celuloza jest często stosowana jako zagęszczacz i stabilizator w kosmetykach. Na przykład, zwykła karboksymetyloceluloza i celuloza mikrokrystaliczna mogą zwiększyć lepkość i stabilność kosmetyków oraz uniknąć stratyfikacji składników. Ponadto, degradowalność i nietoksyczność celulozy sprawiają, że nadaje się ona do stosowania w produktach czyszczących, produktach do pielęgnacji skóry i makijażu.
7. Materiały przyjazne dla środowiska i materiały filtracyjne
Ze względu na porowatą strukturę i dobrą adsorpcję celulozy, jest ona coraz częściej stosowana w materiałach filtracyjnych. Membrany celulozowe i nanowłókna celulozowe są stosowane w filtracji powietrza, uzdatnianiu wody i oczyszczaniu ścieków przemysłowych. Materiały filtracyjne celulozowe mogą nie tylko usuwać zawieszone cząstki, ale także adsorbować szkodliwe substancje, z zaletami wysokiej wydajności i ochrony środowiska. Ponadto badania aplikacyjne nanowłókien celulozowych sprawiają, że mają one duży potencjał w przyszłych branżach filtracji i ochrony środowiska.
8. Pole energetyczne
Biomasa celulozowa również przyciągnęła wiele uwagi w dziedzinie energetyki. Celuloza może wytwarzać energię odnawialną, taką jak bioetanol i biodiesel, poprzez biodegradację i fermentację. W porównaniu z energią petrochemiczną produkty spalania energii z biomasy są stosunkowo przyjazne dla środowiska i zgodne z koncepcją zrównoważonego rozwoju. Technologia produkcji biopaliwa celulozowego stopniowo się poprawia, zapewniając nowe możliwości czystej energii w przyszłości.
9. Zastosowanie nanotechnologii
Nanowłókna celulozowe (CNF) stanowią ważny postęp w badaniach nad celulozą w ostatnich latach. Ze względu na wysoką wytrzymałość, niską gęstość i dobrą biokompatybilność są szeroko stosowane w różnych materiałach kompozytowych. Dodanie nanowłókien celulozowych może znacznie poprawić właściwości mechaniczne materiałów kompozytowych, a w porównaniu z innymi nanomateriałami nanowłókna celulozowe są odnawialne i biodegradowalne, więc mają duży potencjał w urządzeniach elektronicznych, czujnikach, implantach medycznych i materiałach o wysokiej wydajności.
10. Technologia druku i atramentowa
W druku i technologii atramentowej pochodne celulozy są stosowane w celu poprawy płynności i adsorpcji tuszów, dzięki czemu efekt drukowania jest bardziej jednolity. W tuszach do druku atramentowego celuloza może sprawić, że kolory będą pełniejsze i wyraźniejsze. Ponadto przezroczystość i wytrzymałość celulozy mogą poprawić jakość zadrukowanego papieru i zmniejszyć dyfuzję tuszu, dzięki czemu produkty drukowane są wyższej jakości.
Jako odnawialny i degradowalny naturalny materiał polimerowy, celuloza stała się jednym z ważnych materiałów w nowoczesnej produkcji. Jej szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach pokazuje jej różnorodność i ochronę środowiska, a także promuje zieloną transformację wielu gałęzi przemysłu. W przyszłości, wraz z ciągłym rozwojem nauki i technologii oraz przełomem w nanotechnologii celulozy, zastosowanie celulozy będzie bardziej zróżnicowane.
Czas publikacji: 01-11-2024