Celluloseeter (CE) er en klasse av derivater oppnådd ved kjemisk modifisering av cellulose. Cellulose er hovedkomponenten i plantecellevegger, og celluloseetere er en serie polymerer som genereres ved foretring av noen hydroksylgrupper (–OH) i cellulose. De er mye brukt i mange felt som byggematerialer, medisin, mat, kosmetikk, etc., og er mye brukt i ulike bransjer på grunn av deres unike fysiske og kjemiske egenskaper og allsidighet.
1. Klassifisering av celluloseetere
Celluloseetere kan deles inn i forskjellige typer i henhold til typene av substituenter i den kjemiske strukturen. Den vanligste klassifiseringen er basert på forskjellen i substituenter. Vanlige celluloseetere er som følger:
Metylcellulose (MC)
Metylcellulose genereres ved å erstatte hydroksyldelen av cellulosemolekylet med metyl (–CH₃). Den har gode fortyknings-, filmdannende og bindende egenskaper og brukes ofte i byggematerialer, belegg, farmasøytiske og næringsmiddelindustrien.
Hydroksypropylmetylcellulose (HPMC)
Hydroksypropylmetylcellulose er en vanlig celluloseeter, som er mye brukt i byggematerialer, medisin, daglige kjemikalier og matfelt på grunn av dens bedre vannløselighet og kjemiske stabilitet. HPMC er en ikke-ionisk celluloseeter med egenskapene vannretensjon, fortykning og stabilitet.
Karboksymetylcellulose (CMC)
Karboksymetylcellulose er en anionisk celluloseeter generert ved å introdusere karboksymetyl (–CH2COOH) grupper i cellulosemolekyler. CMC har utmerket vannløselighet og brukes ofte som fortykningsmiddel, stabilisator og suspenderingsmiddel. Det spiller en viktig rolle i mat, medisin og kosmetikk.
Etylcellulose (EC)
Etylcellulose oppnås ved å erstatte hydroksylgruppen i cellulose med etyl (–CH2CH3). Den har god hydrofobitet og brukes ofte som filmbeleggsmiddel og kontrollert frigjøringsmateriale i farmasøytisk industri.
2. Fysiske og kjemiske egenskaper til celluloseetere
De fysiske og kjemiske egenskapene til celluloseetere er nært knyttet til faktorer som type celluloseeter, type substituent og substitusjonsgrad. Hovedegenskapene inkluderer følgende:
Vannløselighet og løselighet
De fleste celluloseetere har god vannløselighet og kan løses i kaldt eller varmt vann for å danne en gjennomsiktig kolloidal løsning. For eksempel kan HPMC, CMC, etc. raskt løses i vann for å danne en høyviskositetsløsning, som er mye brukt i applikasjonsscenarier med funksjonskrav som fortykning, suspensjon og filmdannelse.
Fortykkende og filmdannende egenskaper
Celluloseetere har utmerkede fortykningsegenskaper og kan effektivt øke viskositeten til vandige løsninger. For eksempel kan tilsetning av HPMC til byggematerialer forbedre plastisiteten og bearbeidbarheten til mørtel og forbedre anti-sagging-egenskapene. Samtidig har celluloseetere gode filmdannende egenskaper og kan danne en jevn beskyttende film på overflaten av gjenstander, så de er mye brukt i belegg og medikamentbelegg.
Vannretensjon og stabilitet
Celluloseetere har også god vannretensjonsevne, spesielt innen byggematerialer. Celluloseetere brukes ofte for å forbedre vannretensjonen av sementmørtel, redusere forekomsten av mørtelkrympesprekker og forlenge levetiden til mørtel. I matvarefeltet brukes CMC også som et fuktighetsbevarende middel for å forsinke mattørking.
Kjemisk stabilitet
Celluloseetere viser god kjemisk stabilitet i syre-, alkali- og elektrolyttløsninger, og kan opprettholde sin struktur og funksjon i en rekke komplekse kjemiske miljøer. Dette gjør at de kan brukes i en rekke bransjer uten forstyrrelser fra andre kjemikalier.
3. Produksjonsprosess av celluloseeter
Produksjonen av celluloseeter fremstilles hovedsakelig ved foretringsreaksjon av naturlig cellulose. De grunnleggende prosesstrinn inkluderer alkaliseringsbehandling av cellulose, foretringsreaksjon, rensing, etc.
Alkaliseringsbehandling
Først alkaliseres naturlig cellulose (som bomull, tre, etc.) for å omdanne hydroksyldelen i cellulose til høyaktive alkoholsalter.
Foretringsreaksjon
Cellulose etter alkalisering reagerer med et foretringsmiddel (som metylklorid, propylenoksid, etc.) for å generere celluloseeter. Avhengig av reaksjonsbetingelsene kan forskjellige typer celluloseetere oppnås.
Rensing og tørking
Celluloseeteren som dannes ved reaksjonen renses, vaskes og tørkes for å oppnå et pulver eller granulært produkt. Renheten og de fysiske egenskapene til sluttproduktet kan kontrolleres ved hjelp av påfølgende prosesseringsteknologi.
4. Bruksområder for celluloseeter
På grunn av de unike fysiske og kjemiske egenskapene til celluloseetere, er de mye brukt i mange bransjer. De viktigste søknadsfeltene er som følger:
Byggematerialer
Innen byggematerialer brukes celluloseetere hovedsakelig som fortykningsmidler og vannholdende midler for sementmørtel og gipsbaserte produkter. Celluloseetere som HPMC og MC kan forbedre konstruksjonsytelsen til mørtel, redusere vanntap og dermed forbedre vedheft og sprekkmotstand.
Medisin
I den farmasøytiske industrien er celluloseetere mye brukt som beleggmidler for legemidler, lim for tabletter og materialer med kontrollert frigjøring. For eksempel brukes HPMC ofte til å fremstille medikamentfilmbelegg og har en god kontrollert frigjøringseffekt.
Mat
CMC brukes ofte som fortykningsmiddel, emulgator og stabilisator i næringsmiddelindustrien. Det er mye brukt i drikkevarer, meieriprodukter og bakevarer, og kan forbedre smaken og fuktighetsgivende egenskaper til mat.
Kosmetikk og daglige kjemikalier
Celluloseetere brukes som fortykningsmidler og emulgatorer og stabilisatorer i kosmetikk og daglige kjemikalier, som kan gi god konsistens og tekstur. For eksempel brukes HPMC ofte i produkter som tannkrem og sjampo for å gi dem en viskøs følelse og en stabil suspensjonseffekt.
Belegg
I beleggindustrien brukes celluloseetere som fortykningsmidler, filmdannere og suspenderingsmidler, som kan forbedre konstruksjonsytelsen til belegg, forbedre utjevning og gi god malingsfilmkvalitet.
5. Fremtidig utvikling av celluloseetere
Med den økende etterspørselen etter miljøvern har celluloseeter, som et derivat av naturlige fornybare ressurser, brede utviklingsutsikter. Dens biologiske nedbrytbarhet, fornybarhet og allsidighet gjør at den forventes å bli mer brukt innen grønne materialer, nedbrytbare materialer og smarte materialer i fremtiden. I tillegg har celluloseeter også ytterligere forsknings- og utviklingspotensiale innen områder med høy verdiskaping som biomedisinsk ingeniørfag og avanserte materialer.
Som et viktig kjemisk produkt har celluloseeter et bredt spekter av bruksverdi. Med sin utmerkede fortykning, vannretensjon, filmdannende og gode kjemiske stabilitet, spiller den en uerstattelig rolle på mange felt som konstruksjon, medisin og mat. I fremtiden, med kontinuerlig utvikling av teknologi og fremme av miljøvernkonsepter, vil anvendelsesutsiktene for celluloseeter bli bredere og gi større bidrag til å fremme bærekraftig utvikling av ulike industrier.
Innleggstid: 24. september 2024