Éter celulózy (CE) je trieda derivátov získaných chemickou modifikáciou celulózy. Celulóza je hlavnou zložkou bunkových stien rastlín a étery celulózy sú sériou polymérov generovaných éterifikáciou niektorých hydroxylových skupín (–OH) v celulóze. Sú široko používané v mnohých oblastiach, ako sú stavebné materiály, medicína, potraviny, kozmetika atď., a sú široko používané v rôznych priemyselných odvetviach vďaka svojim jedinečným fyzikálnym a chemickým vlastnostiam a všestrannosti.
1. Klasifikácia éterov celulózy
Étery celulózy možno rozdeliť na rôzne typy podľa typov substituentov v chemickej štruktúre. Najbežnejšia klasifikácia je založená na rozdiele v substituentoch. Bežné étery celulózy sú nasledovné:
metylcelulóza (MC)
Metylcelulóza vzniká nahradením hydroxylovej časti molekuly celulózy metylom (–CH3). Má dobré zahusťovacie, filmotvorné a lepiace vlastnosti a bežne sa používa v stavebných materiáloch, náteroch, farmaceutickom a potravinárskom priemysle.
Hydroxypropylmetylcelulóza (HPMC)
Hydroxypropylmetylcelulóza je bežný éter celulózy, ktorý je široko používaný v stavebných materiáloch, medicíne, každodenných chemikáliách a potravinárstve vďaka svojej lepšej rozpustnosti vo vode a chemickej stabilite. HPMC je neiónový éter celulózy s vlastnosťami zadržiavania vody, zahusťovania a stability.
Karboxymetylcelulóza (CMC)
Karboxymetylcelulóza je aniónový éter celulózy, ktorý vzniká zavedením karboxymetylových (–CH2COOH) skupín do molekúl celulózy. CMC má vynikajúcu rozpustnosť vo vode a často sa používa ako zahusťovadlo, stabilizátor a suspendačné činidlo. Hrá dôležitú úlohu v potravinárstve, medicíne a kozmetike.
etylcelulóza (EC)
Etylcelulóza sa získava nahradením hydroxylovej skupiny v celulóze etylom (–CH2CH3). Má dobrú hydrofóbnosť a často sa používa ako filmový poťahový prostriedok a materiál s riadeným uvoľňovaním vo farmaceutickom priemysle.
2. Fyzikálne a chemické vlastnosti éterov celulózy
Fyzikálne a chemické vlastnosti éterov celulózy úzko súvisia s faktormi, ako je typ éteru celulózy, typ substituenta a stupeň substitúcie. Medzi jeho hlavné vlastnosti patria:
Rozpustnosť a rozpustnosť vo vode
Väčšina éterov celulózy má dobrú rozpustnosť vo vode a možno ich rozpustiť v studenej alebo horúcej vode za vzniku priehľadného koloidného roztoku. Napríklad HPMC, CMC atď. môžu byť rýchlo rozpustené vo vode za vzniku roztoku s vysokou viskozitou, ktorý je široko používaný v aplikačných scenároch s funkčnými požiadavkami, ako je zahusťovanie, suspenzia a tvorba filmu.
Vlastnosti zahusťovania a tvorby filmu
Étery celulózy majú vynikajúce zahusťovacie vlastnosti a môžu účinne zvýšiť viskozitu vodných roztokov. Napríklad pridanie HPMC do stavebných materiálov môže zlepšiť plasticitu a spracovateľnosť malty a zlepšiť vlastnosti proti stekaniu. Étery celulózy majú zároveň dobré filmotvorné vlastnosti a môžu vytvárať jednotný ochranný film na povrchu predmetov, takže sa široko používajú v náteroch a poťahoch liekov.
Zadržiavanie vody a stabilita
Étery celulózy majú tiež dobrú schopnosť zadržiavať vodu, najmä v oblasti stavebných materiálov. Étery celulózy sa často používajú na zlepšenie zadržiavania vody v cementovej malte, na zníženie výskytu trhlín pri zmrašťovaní malty a na predĺženie životnosti malty. V oblasti potravín sa CMC používa aj ako zvlhčovadlo na oddialenie sušenia potravín.
Chemická stabilita
Étery celulózy vykazujú dobrú chemickú stabilitu v roztokoch kyselín, zásad a elektrolytov a môžu si zachovať svoju štruktúru a funkciu v rôznych zložitých chemických prostrediach. To umožňuje ich použitie v rôznych priemyselných odvetviach bez rušenia inými chemikáliami.
3. Proces výroby éteru celulózy
Výroba éteru celulózy sa pripravuje hlavne éterifikačnou reakciou prírodnej celulózy. Medzi základné kroky procesu patrí alkalizácia celulózy, éterifikačná reakcia, čistenie atď.
Alkalizačné ošetrenie
Najprv sa prírodná celulóza (ako je bavlna, drevo atď.) alkalizuje, aby sa hydroxylová časť celulózy premenila na vysoko aktívne alkoholové soli.
Eterifikačná reakcia
Celulóza po alkalizácii reaguje s éterifikačným činidlom (ako je metylchlorid, propylénoxid atď.) za vzniku éteru celulózy. V závislosti od reakčných podmienok je možné získať rôzne typy éterov celulózy.
Čistenie a sušenie
Éter celulózy generovaný reakciou sa čistí, premyje a suší, čím sa získa prášok alebo granulovaný produkt. Čistotu a fyzikálne vlastnosti konečného produktu je možné kontrolovať následnou technológiou spracovania.
4. Oblasti použitia éteru celulózy
Vďaka jedinečným fyzikálnym a chemickým vlastnostiam éterov celulózy sú široko používané v mnohých priemyselných odvetviach. Hlavné oblasti použitia sú nasledovné:
Stavebné materiály
V oblasti stavebných materiálov sa étery celulózy používajú najmä ako zahusťovadlá a prostriedky na zadržiavanie vody pre cementovú maltu a výrobky na báze sadry. Étery celulózy, ako sú HPMC a MC, môžu zlepšiť konštrukčné vlastnosti malty, znížiť straty vody, a tým zvýšiť priľnavosť a odolnosť proti praskaniu.
Liek
Vo farmaceutickom priemysle sa étery celulózy široko používajú ako poťahovacie činidlá pre lieky, lepidlá na tablety a materiály s riadeným uvoľňovaním. Napríklad HPMC sa často používa na prípravu liekových filmových poťahov a má dobrý účinok riadeného uvoľňovania.
Jedlo
CMC sa často používa ako zahusťovadlo, emulgátor a stabilizátor v potravinárskom priemysle. Je široko používaný v nápojoch, mliečnych výrobkoch a pečive a môže zlepšiť chuťové a zvlhčujúce vlastnosti potravín.
Kozmetika a každodenné chemikálie
Étery celulózy sa používajú ako zahusťovadlá a emulgátory a stabilizátory v kozmetike a každodenných chemikáliách, ktoré môžu poskytnúť dobrú konzistenciu a textúru. Napríklad HPMC sa často používa v produktoch, ako sú zubné pasty a šampóny, aby im dodal viskózny pocit a stabilný suspenzný efekt.
Nátery
V priemysle náterov sa étery celulózy používajú ako zahusťovadlá, filmotvorné činidlá a suspendačné činidlá, ktoré môžu zlepšiť konštrukčný výkon náterov, zlepšiť vyrovnávanie a poskytnúť dobrú kvalitu náterového filmu.
5. Budúci vývoj éterov celulózy
S rastúcim dopytom po ochrane životného prostredia má celulózový éter ako derivát prírodných obnoviteľných zdrojov široké perspektívy rozvoja. Vďaka jeho biologickej odbúrateľnosti, obnoviteľnosti a všestrannosti sa v budúcnosti očakáva jeho širšie využitie v oblasti ekologických materiálov, rozložiteľných materiálov a inteligentných materiálov. Okrem toho má celulózový éter aj ďalší výskumný a vývojový potenciál v oblastiach s vysokou pridanou hodnotou, ako je biomedicínske inžinierstvo a pokročilé materiály.
Ako dôležitý chemický produkt má celulózový éter široký rozsah aplikačnej hodnoty. Vďaka svojmu vynikajúcemu zahusťovaniu, zadržiavaniu vody, vytváraniu filmu a dobrej chemickej stabilite zohráva nezastupiteľnú úlohu v mnohých oblastiach, ako je stavebníctvo, medicína a potravinárstvo. V budúcnosti, s neustálym pokrokom v technológii a presadzovaním koncepcií ochrany životného prostredia, budú aplikačné vyhliadky celulózového éteru širšie a vo väčšej miere prispejú k podpore trvalo udržateľného rozvoja rôznych priemyselných odvetví.
Čas odoslania: 24. septembra 2024