Cellulose ether (CE) là một nhóm các dẫn xuất thu được bằng cách biến đổi hóa học cellulose. Cellulose là thành phần chính của thành tế bào thực vật và ete cellulose là một loạt các polyme được tạo ra bằng cách etherization của một số nhóm hydroxyl (mậtOH) trong cellulose. Chúng được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như vật liệu xây dựng, y học, thực phẩm, mỹ phẩm, v.v., và được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác nhau do tính chất vật lý và hóa học độc đáo và tính linh hoạt.
1. Phân loại ete cellulose
Các ete cellulose có thể được chia thành các loại khác nhau theo các loại nhóm thế trong cấu trúc hóa học. Phân loại phổ biến nhất dựa trên sự khác biệt trong các nhóm thế. Các ete cellulose thông thường như sau:
Methyl cellulose (MC)
Methyl cellulose được tạo ra bằng cách thay thế phần hydroxyl của phân tử cellulose bằng methyl (mậtch₃). Nó có đặc tính làm dày, hình thành phim và liên kết tốt và thường được sử dụng trong các vật liệu xây dựng, lớp phủ, dược phẩm và ngành công nghiệp thực phẩm.
Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC)
Hydroxypropyl methylcellulose là một ether cellulose phổ biến, được sử dụng rộng rãi trong vật liệu xây dựng, y học, hóa chất hàng ngày và các lĩnh vực thực phẩm do độ hòa tan trong nước và ổn định hóa học tốt hơn. HPMC là một ether cellulose không ion với tính chất giữ nước, dày lên và ổn định.
Carboxymethyl cellulose (CMC)
Carboxymethyl cellulose là một ether cellulose anion được tạo ra bằng cách đưa các nhóm carboxymethyl (mậtCOOH) vào các phân tử cellulose. CMC có độ hòa tan trong nước tuyệt vời và thường được sử dụng làm chất làm đặc, chất ổn định và tác nhân treo. Nó đóng một vai trò quan trọng trong thực phẩm, y học và mỹ phẩm.
Ethyl cellulose (EC)
Ethyl cellulose thu được bằng cách thay thế nhóm hydroxyl trong cellulose bằng ethyl (mậtch₂ch₃). Nó có tính kỵ nước tốt và thường được sử dụng như một tác nhân phủ phim và tài liệu phát hành được kiểm soát trong ngành công nghiệp dược phẩm.
2. Tính chất vật lý và hóa học của ete cellulose
Các tính chất vật lý và hóa học của ete cellulose có liên quan chặt chẽ đến các yếu tố như loại ether cellulose, loại nhóm thế và mức độ thay thế. Các thuộc tính chính của nó bao gồm các thuộc tính sau:
Độ hòa tan trong nước và độ hòa tan
Hầu hết các ete cellulose đều có độ hòa tan trong nước tốt và có thể được hòa tan trong nước lạnh hoặc nước nóng để tạo thành dung dịch keo trong suốt. Ví dụ, HPMC, CMC, v.v ... có thể nhanh chóng hòa tan trong nước để tạo thành dung dịch độ nhớt cao, được sử dụng rộng rãi trong các kịch bản ứng dụng với các yêu cầu chức năng như làm dày, huyền phù và hình thành màng.
Đặc tính dày lên và hình thành phim
Các ete cellulose có đặc tính làm dày tuyệt vời và có thể làm tăng hiệu quả độ nhớt của các dung dịch nước. Ví dụ, việc thêm HPMC vào vật liệu xây dựng có thể cải thiện tính dẻo và khả năng làm việc của vữa và tăng cường các đặc tính chống phù hợp. Đồng thời, các ete cellulose có đặc tính hình thành phim tốt và có thể tạo thành một màng bảo vệ đồng đều trên bề mặt của các vật thể, vì vậy chúng được sử dụng rộng rãi trong lớp phủ và lớp phủ ma túy.
Giữ nước và ổn định
Các ete cellulose cũng có khả năng giữ nước tốt, đặc biệt là trong lĩnh vực vật liệu xây dựng. Các ete cellulose thường được sử dụng để cải thiện khả năng giữ nước của vữa xi măng, giảm sự xuất hiện của các vết nứt co ngót vữa và kéo dài tuổi thọ của vữa. Trong lĩnh vực thực phẩm, CMC cũng được sử dụng như một chất làm ẩm để trì hoãn việc sấy thực phẩm.
Ổn định hóa học
Các ete cellulose cho thấy sự ổn định hóa học tốt trong các dung dịch axit, kiềm và điện giải, và có thể duy trì cấu trúc và chức năng của chúng trong nhiều môi trường hóa học phức tạp. Điều này cho phép chúng được sử dụng trong một loạt các ngành công nghiệp mà không có sự can thiệp từ các hóa chất khác.
3. Quá trình sản xuất cellulose ether
Việc sản xuất ether cellulose chủ yếu được điều chế bằng phản ứng etherization của cellulose tự nhiên. Các bước quy trình cơ bản bao gồm điều trị kiềm hóa cellulose, phản ứng etherization, tinh chế, v.v.
Điều trị kiềm hóa
Đầu tiên, cellulose tự nhiên (như bông, gỗ, v.v.) được kiềm hóa để chuyển đổi phần hydroxyl trong cellulose thành muối rượu hoạt động cao.
Phản ứng ether hóa
Cellulose sau khi kiềm hóa phản ứng với một tác nhân etherifying (như methyl clorua, propylene oxide, v.v.) để tạo ra ether cellulose. Tùy thuộc vào điều kiện phản ứng, các loại ete cellulose khác nhau có thể thu được.
Tinh chế và sấy khô
Ether cellulose được tạo ra bởi phản ứng được tinh chế, rửa và sấy khô để thu được một sản phẩm bột hoặc hạt. Độ tinh khiết và tính chất vật lý của sản phẩm cuối cùng có thể được kiểm soát bằng công nghệ xử lý tiếp theo.
4. Các trường ứng dụng của cellulose ether
Do tính chất vật lý và hóa học độc đáo của ete cellulose, chúng được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp. Các trường ứng dụng chính như sau:
Vật liệu xây dựng
Trong lĩnh vực vật liệu xây dựng, ete cellulose chủ yếu được sử dụng làm chất làm đặc và chất giữ nước cho vữa xi măng và các sản phẩm dựa trên thạch cao. Các ete cellulose như HPMC và MC có thể cải thiện hiệu suất xây dựng của vữa, giảm mất nước, và do đó tăng cường độ bám dính và kháng nứt.
Thuốc
Trong ngành công nghiệp dược phẩm, ete cellulose được sử dụng rộng rãi làm chất phủ cho thuốc, chất kết dính cho máy tính bảng và vật liệu phát hành có kiểm soát. Ví dụ, HPMC thường được sử dụng để chuẩn bị lớp phủ phim ma túy và có tác dụng phát hành kiểm soát tốt.
Đồ ăn
CMC thường được sử dụng như một chất làm đặc, chất nhũ hóa và chất ổn định trong ngành công nghiệp thực phẩm. Nó được sử dụng rộng rãi trong đồ uống, các sản phẩm sữa và đồ nướng, và có thể cải thiện hương vị và đặc tính dưỡng ẩm của thực phẩm.
Mỹ phẩm và hóa chất hàng ngày
Các ete cellulose được sử dụng làm chất làm đặc và chất nhũ hóa và chất ổn định trong mỹ phẩm và hóa chất hàng ngày, có thể cung cấp tính nhất quán và kết cấu tốt. Ví dụ, HPMC thường được sử dụng trong các sản phẩm như kem đánh răng và dầu gội để mang lại cho chúng cảm giác nhớt và hiệu ứng hệ thống treo ổn định.
Lớp phủ
Trong ngành công nghiệp lớp phủ, các ete cellulose được sử dụng làm chất làm đặc, các chất tạo màng và các tác nhân đình chỉ, có thể tăng cường hiệu suất xây dựng của lớp phủ, cải thiện việc san lấp và cung cấp chất lượng phim sơn tốt.
5. Sự phát triển trong tương lai của các ete cellulose
Với nhu cầu ngày càng tăng đối với bảo vệ môi trường, cellulose ether, như là một dẫn xuất của tài nguyên tái tạo tự nhiên, có triển vọng phát triển rộng rãi. Khả năng phân hủy sinh học, khả năng tái tạo và tính linh hoạt của nó làm cho nó được dự kiến sẽ được sử dụng rộng rãi hơn trong các lĩnh vực vật liệu xanh, vật liệu có thể phân hủy và vật liệu thông minh trong tương lai. Ngoài ra, cellulose ether cũng có tiềm năng nghiên cứu và phát triển sâu hơn trong các lĩnh vực giá trị gia tăng cao như kỹ thuật y sinh và vật liệu tiên tiến.
Là một sản phẩm hóa học quan trọng, cellulose ether có phạm vi giá trị ứng dụng rộng. Với sự dày lên tuyệt vời, lưu giữ nước, hình thành phim và ổn định hóa học tốt, nó đóng một vai trò không thể thay thế trong nhiều lĩnh vực như xây dựng, y học và thực phẩm. Trong tương lai, với sự tiến bộ liên tục của công nghệ và thúc đẩy các khái niệm bảo vệ môi trường, triển vọng ứng dụng của cellulose ether sẽ rộng hơn và đóng góp lớn hơn để thúc đẩy sự phát triển bền vững của các ngành công nghiệp khác nhau.
Thời gian đăng: Tháng 9-24-2024