Celulozni eter (CE) je razred derivatov, pridobljenih s kemično modifikacijo celuloze. Celuloza je glavna sestavina rastlinskih celičnih sten, celulozni etri pa so vrsta polimerov, ki nastanejo z eterifikacijo nekaterih hidroksilnih skupin (–OH) v celulozi. Široko se uporabljajo na številnih področjih, kot so gradbeni materiali, medicina, prehrana, kozmetika itd., zaradi svojih edinstvenih fizikalnih in kemijskih lastnosti ter vsestranskosti pa se pogosto uporabljajo v različnih industrijah.
1. Razvrstitev celuloznih etrov
Celulozne etre lahko razdelimo na različne vrste glede na vrste substituentov v kemijski strukturi. Najpogostejša razvrstitev temelji na razliki v substituentih. Običajni celulozni etri so naslednji:
Metil celuloza (MC)
Metil celuloza nastane z zamenjavo hidroksilnega dela celulozne molekule z metilom (–CH3). Ima dobre lastnosti zgoščevanja, tvorjenja filma in lepljenja ter se pogosto uporablja v gradbenih materialih, premazih, farmacevtski in prehrambeni industriji.
Hidroksipropil metilceluloza (HPMC)
Hidroksipropil metilceluloza je običajen celulozni eter, ki se pogosto uporablja v gradbenih materialih, medicini, dnevnih kemikalijah in živilih zaradi svoje boljše topnosti v vodi in kemične stabilnosti. HPMC je neionski celulozni eter z lastnostmi zadrževanja vode, zgoščevanja in stabilnosti.
Karboksimetil celuloza (CMC)
Karboksimetil celuloza je anionski celulozni eter, ki nastane z uvedbo karboksimetilnih (–CH₂COOH) skupin v celulozne molekule. CMC je odlično topen v vodi in se pogosto uporablja kot zgoščevalec, stabilizator in suspendirno sredstvo. Ima pomembno vlogo v prehrani, medicini in kozmetiki.
Etil celuloza (EC)
Etil celulozo dobimo z zamenjavo hidroksilne skupine v celulozi z etil (–CH₂CH3). Ima dobro hidrofobnost in se pogosto uporablja kot sredstvo za filmsko prevleko in material za nadzorovano sproščanje v farmacevtski industriji.
2. Fizikalne in kemijske lastnosti celuloznih etrov
Fizikalne in kemijske lastnosti celuloznih etrov so tesno povezane z dejavniki, kot so vrsta celuloznega etra, vrsta substituenta in stopnja substitucije. Njegove glavne lastnosti vključujejo naslednje:
Topnost v vodi in topnost
Večina celuloznih etrov je dobro topnih v vodi in jih je mogoče raztopiti v hladni ali vroči vodi, da nastane prozorna koloidna raztopina. Na primer, HPMC, CMC itd. je mogoče hitro raztopiti v vodi, da nastane raztopina z visoko viskoznostjo, ki se pogosto uporablja v scenarijih uporabe s funkcionalnimi zahtevami, kot so zgoščevanje, suspenzija in tvorba filma.
Lastnosti zgoščevanja in tvorjenja filma
Celulozni etri imajo odlične lastnosti zgoščevanja in lahko učinkovito povečajo viskoznost vodnih raztopin. Na primer, dodajanje HPMC gradbenim materialom lahko izboljša plastičnost in uporabnost malte ter poveča lastnosti proti povešanju. Hkrati imajo celulozni etri dobre lastnosti tvorjenja filma in lahko tvorijo enoten zaščitni film na površini predmetov, zato se pogosto uporabljajo v premazih in premazih za zdravila.
Zadrževanje vode in stabilnost
Celulozni etri imajo tudi dobro sposobnost zadrževanja vode, zlasti na področju gradbenih materialov. Celulozni etri se pogosto uporabljajo za izboljšanje zadrževanja vode cementne malte, zmanjšanje pojava razpok zaradi krčenja malte in podaljšanje življenjske dobe malte. Na živilskem področju se CMC uporablja tudi kot vlažilec za upočasnitev sušenja hrane.
Kemijska stabilnost
Celulozni etri kažejo dobro kemično stabilnost v raztopinah kislin, alkalij in elektrolitov ter lahko ohranijo svojo strukturo in delovanje v različnih kompleksnih kemičnih okoljih. To jim omogoča uporabo v različnih panogah brez motenj drugih kemikalij.
3. Postopek izdelave celuloznega etra
Proizvodnja celuloznega etra je v glavnem pripravljena z reakcijo eterifikacije naravne celuloze. Osnovni procesni koraki vključujejo alkalizacijo celuloze, reakcijo eterifikacije, čiščenje itd.
Alkalizacijsko zdravljenje
Najprej se naravna celuloza (kot je bombaž, les itd.) alkalizira, da pretvori hidroksilni del v celulozi v visoko aktivne alkoholne soli.
Reakcija eterifikacije
Celuloza po alkalizaciji reagira s sredstvom za eteriranje (kot je metil klorid, propilen oksid itd.), da nastane celulozni eter. Odvisno od reakcijskih pogojev lahko dobimo različne vrste celuloznih etrov.
Čiščenje in sušenje
Celulozni eter, ki nastane pri reakciji, se očisti, spere in posuši, da dobimo praškast ali zrnat produkt. Čistost in fizikalne lastnosti končnega izdelka je mogoče nadzorovati s tehnologijo naknadne obdelave.
4. Področja uporabe celuloznega etra
Zaradi edinstvenih fizikalnih in kemijskih lastnosti celuloznih etrov se pogosto uporabljajo v številnih panogah. Glavna področja uporabe so naslednja:
Gradbeni materiali
Na področju gradbenih materialov se celulozni etri uporabljajo predvsem kot zgoščevalci in sredstva za zadrževanje vode za cementne malte in izdelke na osnovi mavca. Celulozni etri, kot sta HPMC in MC, lahko izboljšajo gradbene lastnosti malte, zmanjšajo izgubo vode in tako povečajo oprijem in odpornost proti razpokam.
Zdravilo
V farmacevtski industriji se celulozni etri široko uporabljajo kot sredstva za oblaganje zdravil, lepila za tablete in materiale z nadzorovanim sproščanjem. Na primer, HPMC se pogosto uporablja za pripravo filmskih prevlek zdravil in ima dober učinek nadzorovanega sproščanja.
hrana
CMC se pogosto uporablja kot zgoščevalec, emulgator in stabilizator v prehrambeni industriji. Široko se uporablja v pijačah, mlečnih izdelkih in pekovskih izdelkih ter lahko izboljša okus in vlažilne lastnosti hrane.
Kozmetika in dnevne kemikalije
Celulozni etri se uporabljajo kot zgoščevalci in emulgatorji ter stabilizatorji v kozmetiki in dnevnih kemikalijah, ki lahko zagotovijo dobro konsistenco in teksturo. Na primer, HPMC se pogosto uporablja v izdelkih, kot so zobne paste in šamponi, da jim daje viskozen občutek in stabilen učinek suspenzije.
Premazi
V industriji premazov se celulozni etri uporabljajo kot zgoščevalci, sredstva za tvorjenje filma in suspendirna sredstva, ki lahko povečajo konstrukcijsko zmogljivost premazov, izboljšajo izravnavo in zagotovijo dobro kakovost barvnega filma.
5. Prihodnji razvoj celuloznih etrov
Ob naraščajočem povpraševanju po varstvu okolja ima celulozni eter kot derivat naravnih obnovljivih virov široke razvojne možnosti. Zaradi njegove biorazgradljivosti, obnovljivosti in vsestranskosti se pričakuje, da se bo v prihodnosti bolj uporabljal na področju zelenih materialov, razgradljivih materialov in pametnih materialov. Poleg tega ima celulozni eter tudi nadaljnji raziskovalni in razvojni potencial na področjih z visoko dodano vrednostjo, kot so biomedicinski inženiring in napredni materiali.
Kot pomemben kemični izdelek ima celulozni eter široko paleto uporabne vrednosti. S svojim odličnim zgoščevanjem, zadrževanjem vode, tvorjenjem filma in dobro kemično stabilnostjo igra nenadomestljivo vlogo na številnih področjih, kot so gradbeništvo, medicina in prehrana. V prihodnosti bodo z nenehnim napredkom tehnologije in spodbujanjem konceptov varstva okolja možnosti uporabe celuloznega etra širše in bodo bolj prispevale k spodbujanju trajnostnega razvoja različnih industrij.
Čas objave: 24. septembra 2024