การแนะนำเซลลูโลสอีเธอร์ทั่วไปหลายชนิด

เมทิลเซลลูโลส (MC)

สูตรโมเลกุลของเมทิลเซลลูโลส (MC) คือ:

[C6H7O2(OH)3-h(OCH3)n\]x

กระบวนการผลิตคือการผลิตเซลลูโลสอีเธอร์ผ่านชุดปฏิกิริยาหลังจากที่ฝ้ายที่ผ่านการกลั่นได้รับการบำบัดด้วยด่าง และใช้เมทิลคลอไรด์เป็นตัวทำปฏิกิริยาอีเธอร์ โดยทั่วไป ระดับการทดแทนจะอยู่ที่ 1.6~2.0 และความสามารถในการละลายยังแตกต่างกันไปตามระดับการทดแทนที่แตกต่างกัน อีเธอร์เซลลูโลสอีเธอร์ที่ไม่ใช่ไอออนิกจัดอยู่ในกลุ่มเซลลูโลสอีเธอร์ที่ไม่ใช่ไอออนิก

เมทิลเซลลูโลสละลายได้ในน้ำเย็น แต่จะละลายได้ยากในน้ำร้อน สารละลายในน้ำมีความเสถียรมากในช่วง pH=3~12

มีความเข้ากันได้ดีกับแป้ง กัมกัวร์ ฯลฯ และสารลดแรงตึงผิวอื่นๆ เมื่ออุณหภูมิถึงจุดที่เกิดเจล จะเกิดเจลขึ้น

การกักเก็บน้ำของเมทิลเซลลูโลสขึ้นอยู่กับปริมาณการเติม ความหนืด ความละเอียดของอนุภาค และอัตราการละลาย

โดยทั่วไป หากปริมาณการเติมมีมาก ความละเอียดจะน้อย และความหนืดจะมาก อัตราการกักเก็บน้ำก็จะสูง ในจำนวนนั้น ปริมาณการเติมมีผลกระทบสูงสุดต่ออัตราการกักเก็บน้ำ และระดับความหนืดจะไม่แปรผันโดยตรงกับระดับอัตราการกักเก็บน้ำ อัตราการละลายขึ้นอยู่กับระดับการปรับเปลี่ยนพื้นผิวของอนุภาคเซลลูโลสและความละเอียดของอนุภาคเป็นหลัก

ในบรรดาเซลลูโลสอีเธอร์ที่กล่าวถึงข้างต้น เมทิลเซลลูโลสและไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสมีอัตราการกักเก็บน้ำที่สูงกว่า

คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส (CMC)

คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส หรือเรียกอีกอย่างว่าโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส หรือเรียกทั่วไปว่าเซลลูโลส ซีเอ็มซี เป็นต้น เป็นโพลีเมอร์เชิงเส้นประจุลบ ซึ่งเป็นเกลือโซเดียมของเซลลูโลสคาร์บอกซิเลต และเป็นวัสดุหมุนเวียนและไม่มีวันหมดสิ้น วัตถุดิบทางเคมี

ส่วนใหญ่ใช้ในอุตสาหกรรมผงซักฟอก อุตสาหกรรมอาหาร และของเหลวสำหรับขุดเจาะน้ำมัน ส่วนปริมาณที่ใช้ในเครื่องสำอางคิดเป็นเพียงประมาณ 1% เท่านั้น

เซลลูโลสอีเธอร์ไอออนิกทำมาจากเส้นใยธรรมชาติ (ฝ้าย เป็นต้น) หลังจากการบำบัดด้วยด่าง โดยใช้โซเดียมโมโนคลอโรอะซิเตทเป็นตัวทำให้เกิดอีเธอร์ และผ่านการบำบัดปฏิกิริยาหลายขั้นตอน

ระดับของการทดแทนโดยทั่วไปจะอยู่ที่ 0.4~1.4 และประสิทธิภาพการทำงานนั้นได้รับผลกระทบอย่างมากจากระดับของการทดแทน

CMC มีความสามารถในการยึดเกาะที่ดีเยี่ยม และสารละลายในน้ำมีความสามารถในการแขวนลอยที่ดี แต่ไม่มีค่าการเสียรูปพลาสติกที่แท้จริง

เมื่อ CMC ละลาย จะเกิดการดีพอลิเมอไรเซชัน ความหนืดจะเริ่มเพิ่มขึ้นระหว่างการละลาย ผ่านจุดสูงสุดแล้วจึงลดลงจนคงที่ ความหนืดที่เกิดขึ้นเกี่ยวข้องกับดีพอลิเมอไรเซชัน

ระดับของการดีพอลิเมอไรเซชันนั้นมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับปริมาณของตัวทำละลายที่ไม่ดี (น้ำ) ในสูตร ในระบบตัวทำละลายที่ไม่ดี เช่น ยาสีฟันที่มีกลีเซอรีนและน้ำ CMC จะไม่ดีพอลิเมอไรเซชันอย่างสมบูรณ์และจะถึงจุดสมดุล

ในกรณีที่มีความเข้มข้นของน้ำที่กำหนดไว้ CMC ที่มีคุณสมบัติชอบน้ำมากกว่าที่มีการแทนที่สูงจะสลายตัวได้ง่ายกว่า CMC ที่มีการแทนที่ต่ำ

ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส (HEC)

HEC ผลิตขึ้นโดยการนำฝ้ายที่ผ่านการกลั่นมาผ่านกระบวนการด่าง แล้วทำปฏิกิริยากับเอทิลีนออกไซด์ซึ่งเป็นสารอีเทอร์ริฟิเคชันในสภาวะที่มีอะซิโตน โดยระดับการทดแทนโดยทั่วไปจะอยู่ที่ 1.5~2.0 HEC มีคุณสมบัติชอบน้ำสูงและดูดซับความชื้นได้ง่าย

ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสละลายได้ในน้ำเย็น แต่ละลายได้ยากในน้ำร้อน สารละลายของไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสจะเสถียรเมื่ออยู่ที่อุณหภูมิสูงโดยไม่เกิดเจล

มีความเสถียรต่อกรดและเบสทั่วไป ด่างสามารถเร่งการละลายและเพิ่มความหนืดได้เล็กน้อย การกระจายตัวในน้ำแย่กว่าเมทิลเซลลูโลสและไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสเล็กน้อย

ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส (HPMC)

สูตรโมเลกุลของ HPMC คือ:

\[C6H7O2(OH)3-ม. (OCH3)ม.,OCH2CH(OH)CH3\]n\]x

ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสเป็นเซลลูโลสชนิดหนึ่งที่มีปริมาณการผลิตและการบริโภคเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว

เป็นอีเธอร์ผสมเซลลูโลสที่ไม่ใช่ไอออนิกซึ่งทำจากฝ้ายบริสุทธิ์หลังจากผ่านกระบวนการทำให้เป็นด่าง โดยใช้โพรพิลีนออกไซด์และเมทิลคลอไรด์เป็นตัวทำปฏิกิริยาอีเธอร์ริฟิเคชัน โดยผ่านชุดปฏิกิริยา ระดับการทดแทนโดยทั่วไปอยู่ที่ 1.2~2.0

คุณสมบัติแตกต่างกันเนื่องจากอัตราส่วนของปริมาณเมทอกซิลและปริมาณไฮดรอกซีโพรพิลที่แตกต่างกัน

ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสละลายได้ง่ายในน้ำเย็น แต่จะละลายได้ยากในน้ำร้อน แต่จุดเดือดของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสในน้ำร้อนจะสูงกว่าเมทิลเซลลูโลสอย่างเห็นได้ชัด ความสามารถในการละลายในน้ำเย็นยังดีขึ้นอย่างมากเมื่อเทียบกับเมทิลเซลลูโลส

ความหนืดของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสสัมพันธ์กับน้ำหนักโมเลกุลของมัน และยิ่งน้ำหนักโมเลกุลมากขึ้น ความหนืดก็จะยิ่งสูงขึ้น อุณหภูมิก็ส่งผลต่อความหนืดเช่นกัน เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ความหนืดจะลดลง อย่างไรก็ตาม ความหนืดที่สูงจะส่งผลต่ออุณหภูมิที่ต่ำกว่าเมทิลเซลลูโลส สารละลายของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสจะเสถียรเมื่อเก็บไว้ที่อุณหภูมิห้อง

การกักเก็บน้ำของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสขึ้นอยู่กับปริมาณการเติม ความหนืด ฯลฯ และอัตราการกักเก็บน้ำที่ปริมาณการเติมเดียวกันจะสูงกว่าเมทิลเซลลูโลส

ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสมีความคงทนต่อกรดและด่าง และสารละลายในน้ำมีความเสถียรมากในช่วง pH=2~12 โซดาไฟและน้ำปูนขาวมีผลเพียงเล็กน้อยต่อประสิทธิภาพ แต่ด่างสามารถเร่งการละลายและเพิ่มความหนืดได้

ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสมีความคงทนต่อเกลือทั่วไป แต่เมื่อความเข้มข้นของสารละลายเกลือสูง ความหนืดของสารละลายไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสจะมีแนวโน้มเพิ่มขึ้น

ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสสามารถผสมกับสารประกอบโพลีเมอร์ที่ละลายน้ำได้เพื่อสร้างสารละลายที่มีความหนืดสม่ำเสมอ เช่น โพลีไวนิลแอลกอฮอล์ อีเธอร์แป้ง หมากฝรั่งจากพืช เป็นต้น

ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสมีความต้านทานเอนไซม์ดีกว่าเมทิลเซลลูโลส และมีโอกาสที่สารละลายจะสลายตัวด้วยเอนไซม์น้อยกว่าเมทิลเซลลูโลส