Целулозен етер (CE) е клас производни, получени чрез химическо модифициране на целулоза. Целулозата е основният компонент на растителните клетъчни стени, а целулозните етери са серия от полимери, генерирани чрез етерификация на някои хидроксилни групи (–ОН) в целулозата. Те се използват широко в много области като строителни материали, медицина, храна, козметика и т.н. и се използват широко в различни индустрии поради техните уникални физични и химични свойства и гъвкавост.
1. Класификация на целулозните етери
Целулозните етери могат да бъдат разделени на различни типове според видовете заместители в химическата структура. Най-често срещаната класификация се основава на разликата в заместителите. Обичайните целулозни етери са както следва:
Метил целулоза (MC)
Метилцелулозата се генерира чрез заместване на хидроксилната част на целулозната молекула с метил (–CH3). Има добри свойства на сгъстяване, образуване на филм и свързване и обикновено се използва в строителни материали, покрития, фармацевтична и хранително-вкусова промишленост.
Хидроксипропил метилцелулоза (НРМС)
Хидроксипропил метилцелулозата е обикновен целулозен етер, който се използва широко в строителни материали, медицина, ежедневни химикали и хранителни полета поради по-добрата си разтворимост във вода и химическа стабилност. HPMC е нейонен целулозен етер със свойствата на задържане на вода, сгъстяване и стабилност.
Карбоксиметил целулоза (CMC)
Карбоксиметил целулозата е анионен целулозен етер, генериран чрез въвеждане на карбоксиметил (–CH₂COOH) групи в целулозни молекули. CMC има отлична разтворимост във вода и често се използва като сгъстител, стабилизатор и суспендиращ агент. Играе важна роля в храните, медицината и козметиката.
Етил целулоза (EC)
Етилцелулозата се получава чрез заместване на хидроксилната група в целулозата с етил (–CH₂CH3). Има добра хидрофобност и често се използва като агент за филмово покритие и материал за контролирано освобождаване във фармацевтичната индустрия.
2. Физични и химични свойства на целулозните етери
Физичните и химичните свойства на целулозните етери са тясно свързани с фактори като вида на целулозния етер, вида на заместителя и степента на заместване. Основните му свойства включват следното:
Водоразтворимост и разтворимост
Повечето целулозни етери имат добра разтворимост във вода и могат да бъдат разтворени в студена или гореща вода, за да образуват прозрачен колоиден разтвор. Например HPMC, CMC и т.н. могат бързо да се разтворят във вода, за да се образува разтвор с висок вискозитет, който се използва широко в сценарии на приложение с функционални изисквания като сгъстяване, суспензия и образуване на филм.
Сгъстяващи и филмообразуващи свойства
Целулозните етери имат отлични свойства на сгъстяване и могат ефективно да увеличат вискозитета на водните разтвори. Например, добавянето на HPMC към строителни материали може да подобри пластичността и обработваемостта на хоросана и да подобри свойствата против увисване. В същото време целулозните етери имат добри филмообразуващи свойства и могат да образуват равномерен защитен филм върху повърхността на предметите, така че те се използват широко в покрития и лекарствени покрития.
Задържане на вода и стабилност
Целулозните етери също имат добра способност за задържане на вода, особено в областта на строителните материали. Целулозните етери често се използват за подобряване на задържането на вода на циментов разтвор, намаляване на появата на пукнатини от свиване на разтвора и удължаване на експлоатационния живот на разтвора. В областта на храните CMC се използва и като овлажнител за забавяне на изсъхването на храната.
Химическа стабилност
Целулозните етери показват добра химическа стабилност в киселинни, алкални и електролитни разтвори и могат да поддържат своята структура и функция в различни сложни химически среди. Това им позволява да бъдат използвани в различни индустрии без намеса от други химикали.
3. Процес на производство на целулозен етер
Производството на целулозен етер се получава главно чрез реакция на етерификация на естествена целулоза. Основните етапи на процеса включват алкализиране на целулоза, реакция на етерификация, пречистване и др.
Алкализиращо лечение
Първо, естествената целулоза (като памук, дърво и т.н.) се алкализира, за да превърне хидроксилната част в целулозата във високоактивни алкохолни соли.
Реакция на етерификация
Целулозата след алкализиране реагира с етеризиращ агент (като метил хлорид, пропилей оксид и др.), за да генерира целулозен етер. В зависимост от условията на реакцията могат да се получат различни видове целулозни етери.
Пречистване и сушене
Целулозният етер, генериран от реакцията, се пречиства, промива и изсушава, за да се получи прахообразен или гранулиран продукт. Чистотата и физичните свойства на крайния продукт могат да се контролират чрез последваща технология на обработка.
4. Области на приложение на целулозния етер
Поради уникалните физични и химични свойства на целулозните етери, те се използват широко в много индустрии. Основните области на приложение са както следва:
Строителни материали
В областта на строителните материали целулозните етери се използват главно като сгъстители и водозадържащи агенти за циментови разтвори и продукти на основата на гипс. Целулозните етери като HPMC и MC могат да подобрят строителните характеристики на хоросана, да намалят загубата на вода и по този начин да подобрят адхезията и устойчивостта на пукнатини.
Лекарство
Във фармацевтичната индустрия целулозните етери се използват широко като покриващи агенти за лекарства, лепила за таблетки и материали с контролирано освобождаване. Например, HPMC често се използва за приготвяне на лекарствени филмови покрития и има добър ефект на контролирано освобождаване.
храна
CMC често се използва като сгъстител, емулгатор и стабилизатор в хранително-вкусовата промишленост. Той се използва широко в напитки, млечни продукти и печени изделия и може да подобри вкуса и овлажняващите свойства на храната.
Козметика и ежедневна химия
Целулозните етери се използват като сгъстители и емулгатори и стабилизатори в козметиката и ежедневните химикали, които могат да осигурят добра консистенция и текстура. Например HPMC често се използва в продукти като паста за зъби и шампоан, за да им придаде вискозно усещане и стабилен ефект на суспензия.
Покрития
В индустрията за покрития целулозните етери се използват като сгъстители, филмообразуватели и суспендиращи агенти, които могат да подобрят конструктивните характеристики на покритията, да подобрят изравняването и да осигурят добро качество на бояджийския филм.
5. Бъдещо развитие на целулозните етери
С нарастващото търсене на опазване на околната среда, целулозният етер, като производно на естествени възобновяеми ресурси, има широки перспективи за развитие. Неговата биоразградимост, възобновяемост и гъвкавост го карат да се използва по-широко в областта на зелените материали, разградимите материали и интелигентните материали в бъдеще. В допълнение целулозният етер също има потенциал за допълнителни изследвания и разработки в области с висока добавена стойност като биомедицинско инженерство и съвременни материали.
Като важен химически продукт, целулозният етер има широк спектър от стойности на приложение. Със своето отлично сгъстяване, задържане на вода, образуване на филм и добра химическа стабилност, той играе незаменима роля в много области като строителството, медицината и храните. В бъдеще, с непрекъснатия напредък на технологиите и насърчаването на концепциите за опазване на околната среда, перспективите за приложение на целулозния етер ще бъдат по-широки и ще имат по-голям принос за насърчаване на устойчивото развитие на различни индустрии.
Време на публикуване: 24 септември 2024 г