Przegląd
Celuloza jest naturalnym polimerem składającym się z bezwodnych jednostek β-glukozy i ma trzy grupy hydroksylowe na każdym pierścieniu podstawowym.Modyfikując chemicznie celulozę, można wytworzyć różnorodne pochodne celulozy, a jednym z nich jest eter celulozy.Eter celulozy to związek polimerowy o strukturze eterowej wywodzący się z celulozy, w tym metylocelulozy, etylocelulozy, hydroksyetylocelulozy, hydroksypropylocelulozy, karboksymetylocelulozy i innych.Pochodne te zwykle wytwarza się w reakcji celulozy alkalicznej z monochloroalkanem, tlenkiem etylenu, tlenkiem propylenu lub kwasem monochlorooctowym.Powstały eter celulozy ma doskonałą rozpuszczalność w wodzie, zdolność zagęszczania i właściwości błonotwórcze i jest szeroko stosowany w takich gałęziach przemysłu jak budownictwo, farmaceutyka, żywność i kosmetyki.Eter celulozy jest materiałem odnawialnym, biodegradowalnym i nietoksycznym, co czyni go popularną alternatywą dla polimerów syntetycznych.
Wydajność i funkcje
1. Cechy wyglądu
Eter celulozy to biały, bezwonny, włóknisty proszek, który łatwo wchłania wilgoć i po rozpuszczeniu w wodzie tworzy stabilny, lepki, przezroczysty koloid.
2. Tworzenie i przyczepność filmu
Chemiczna modyfikacja celulozy w celu wytworzenia eteru celulozy znacząco wpływa na jej właściwości, w tym na rozpuszczalność, zdolność błonotwórczą, siłę wiązania i odporność na sól.Te cechy sprawiają, że eter celulozy jest wysoce pożądanym polimerem o doskonałej wytrzymałości mechanicznej, elastyczności, odporności na ciepło i odporności na zimno.Dodatkowo wykazuje dobrą kompatybilność z różnymi żywicami i plastyfikatorami, dzięki czemu nadaje się do stosowania w produkcji tworzyw sztucznych, folii, lakierów, klejów, lateksu i materiałów do powlekania leków.Ze względu na swoje wszechstronne właściwości eter celulozy stał się ważnym materiałem w przemyśle wytwórczym, zapewniającym lepszą wydajność, stabilność i trwałość szerokiej gamie produktów.Dzięki temu ma szeroki zakres zastosowań w różnych dziedzinach, w tym między innymi w przemyśle farmaceutycznym, powłokowym, tekstylnym, budowlanym i spożywczym.
3. Rozpuszczalność
Rozpuszczalność eterów celulozy, takich jak metyloceluloza, metylohydroksyetyloceluloza, hydroksyetyloceluloza i karboksymetylohydroksyetyloceluloza sodowa, zmienia się w zależności od temperatury i użytego rozpuszczalnika.Metyloceluloza i metylohydroksyetyloceluloza są rozpuszczalne w zimnej wodzie i niektórych rozpuszczalnikach organicznych, ale wytrącają się po podgrzaniu, przy czym metyloceluloza wytrąca się w temperaturze 45-60°C, a mieszana eteryfikowana metylohydroksyetyloceluloza w temperaturze 65-80°C.Jednakże osady mogą ponownie się rozpuścić, gdy temperatura zostanie obniżona.Z drugiej strony hydroksyetyloceluloza i karboksymetylohydroksyetyloceluloza sodowa są rozpuszczalne w wodzie w dowolnej temperaturze, ale nierozpuszczalne w rozpuszczalnikach organicznych.Te etery celulozy mają różną rozpuszczalność i właściwości wytrącania, co czyni je odpowiednimi do różnych zastosowań w gałęziach przemysłu, takich jak tworzywa sztuczne, folie, powłoki i kleje.
4. Pogrubienie
Po rozpuszczeniu eteru celulozy w wodzie tworzy się roztwór koloidalny, na którego lepkość wpływa stopień polimeryzacji eteru celulozy.Roztwór zawiera uwodnione makrocząsteczki, które wykazują zachowanie nienewtonowskie, tj. zachowanie przepływu zmienia się wraz z przyłożoną siłą ścinającą.Ze względu na strukturę makrocząsteczkową lepkość roztworu szybko rośnie wraz ze stężeniem, ale szybko maleje wraz ze wzrostem temperatury.Na lepkość roztworów eteru celulozy wpływa również pH, siła jonowa i obecność innych substancji chemicznych.Te unikalne właściwości eteru celulozy sprawiają, że jest on przydatny w różnych zastosowaniach, takich jak kleje, powłoki, kosmetyki i produkty spożywcze.
Aplikacja
1. Przemysł naftowy
Karboksymetyloceluloza sodowa (NaCMC) to eter celulozy o szerokim zastosowaniu w procesie ekstrakcji oleju.Jego doskonałe właściwości zwiększające lepkość i zmniejszające utratę płynu sprawiają, że jest to popularny wybór w płynach wiertniczych, płynach cementujących i płynach szczelinujących.W szczególności wykazał obiecujące wyniki w zakresie poprawy odzysku ropy naftowej.NaCMC jest odporny na różne zanieczyszczenia solą rozpuszczalną i zwiększa odzysk ropy poprzez zmniejszenie utraty wody, a jego odporność na sól i zdolność zwiększania lepkości sprawiają, że idealnie nadaje się do przygotowywania płynów wiertniczych do wody słodkiej, wody morskiej i nasyconej wody słonej.
Karboksymetylohydroksypropyloceluloza sodowa (NaCMHPC) i karboksymetylohydroksyetyloceluloza sodowa (NaCMHEC) to dwie pochodne eterów celulozy o dużej szybkości tworzenia zawiesiny, dobrych właściwościach przeciwwapniowych i dobrej zdolności zwiększania lepkości, co czyni je doskonałym wyborem jako środki do uzdatniania płuczki wiertniczej i materiały do przygotowanie płynów uzupełniających.Wykazują lepszą zdolność zwiększania lepkości i właściwości zmniejszania utraty płynu w porównaniu z hydroksyetylocelulozą, a ich zdolność do formułowania płynów wiertniczych o różnej gęstości pod ciężarem chlorku wapnia czyni je wszechstronnym dodatkiem zwiększającym wydobycie ropy.
Hydroksyetyloceluloza (HEC) to kolejna pochodna celulozy stosowana jako środek zagęszczający i stabilizujący płuczkę w procesie wiercenia, wykańczania i cementowania.W porównaniu do karboksymetylocelulozy sodowej i gumy guar, HEC ma mocną zawiesinę piasku, dużą pojemność soli, dobrą odporność na ciepło, niski opór mieszania, mniejszą utratę cieczy i blokadę łamania żelu.HEC jest szeroko stosowany ze względu na dobry efekt zagęszczający, niską pozostałość i inne właściwości.Ogólnie rzecz biorąc, etery celulozy, takie jak NaCMC, NaCMHPC, NaCMHEC i HEC, odgrywają kluczową rolę w procesie ekstrakcji oleju i wykazały znaczny potencjał poprawy odzyskiwania oleju.
2. Przemysł budowlany i malarski
Karboksymetyloceluloza sodowa to uniwersalny dodatek do materiałów budowlanych, który może być stosowany jako opóźniacz, środek zatrzymujący wodę, zagęszczacz i spoiwo w murach budowlanych i zaprawach tynkarskich.Może być również stosowany jako dyspergator, środek zatrzymujący wodę i zagęszczacz do tynków, zapraw i materiałów wyrównujących.Specjalna domieszka do zapraw murarskich i tynkarskich na bazie karboksymetylocelulozy może poprawić urabialność, retencję wody i odporność na pękanie, zapobiegając pęknięciom i pustym przestrzeniom w ścianie bloczka.Ponadto metyloceluloza może być stosowana do wytwarzania przyjaznych dla środowiska materiałów do dekoracji powierzchni budynków w przypadku wysokiej jakości powierzchni ściennych i płytek kamiennych, a także do dekoracji powierzchni kolumn i pomników.
3. Codzienny przemysł chemiczny
Karboksymetyloceluloza sodowa to wszechstronny stabilizujący środek zwiększający lepkość, który można stosować w różnorodnych produktach.W produktach pastowych zawierających surowce w postaci stałego proszku odgrywa kluczową rolę w dyspersji i stabilizacji zawiesiny.W przypadku kosmetyków płynnych lub emulsyjnych pełni funkcję środka zagęszczającego, dyspergującego i homogenizującego.Ta pochodna celulozy może również działać jako stabilizator emulsji, zagęszczacz i stabilizator maści i szamponów, stabilizator kleju pasty do zębów oraz zagęszczacz detergentów i środek przeciw plamom.Karboksymetylohydroksypropyloceluloza sodowa, rodzaj eteru celulozy, jest szeroko stosowana jako stabilizator pasty do zębów ze względu na jej właściwości tiksotropowe, które pomagają zachować plastyczność i konsystencję pasty do zębów.Pochodna ta jest również odporna na działanie soli i kwasów, dzięki czemu jest skutecznym zagęszczaczem w detergentach i środkach przeciwplamiących.Karboksymetyloceluloza sodowa jest powszechnie stosowana jako środek dyspergujący, zagęszczający i dyspergujący brud w produkcji proszków do prania i płynnych detergentów.
4. Przemysł medyczny i spożywczy
W przemyśle farmaceutycznym hydroksypropylokarboksymetyloceluloza Yibang (HPMC) jest szeroko stosowana jako zaróbka leku w doustnych preparatach o kontrolowanym uwalnianiu i o przedłużonym uwalnianiu.Działa jako materiał opóźniający uwalnianie regulujący uwalnianie leków oraz jako materiał powlekający opóźniający uwalnianie preparatów.Metylokarboksymetyloceluloza i etylokarboksymetyloceluloza są powszechnie stosowane do wytwarzania tabletek i kapsułek lub do powlekania tabletek powlekanych cukrem.W przemyśle spożywczym etery celulozy najwyższej jakości są skutecznymi zagęszczaczami, stabilizatorami, substancjami pomocniczymi, środkami zatrzymującymi wodę i mechanicznymi środkami spieniającymi w różnych produktach spożywczych.Metyloceluloza i hydroksypropylometyloceluloza są uważane za metabolicznie obojętne i bezpieczne do spożycia.Karboksymetylocelulozę o wysokiej czystości można dodawać do produktów spożywczych, w tym mleka i śmietany, przypraw, dżemów, galaretek, żywności w puszkach, syropów stołowych i napojów.Dodatkowo karboksymetyloceluloza może być stosowana w transporcie i przechowywaniu świeżych owoców w postaci folii plastikowej, zapewniając dobry efekt świeżości, mniej zanieczyszczeń, brak uszkodzeń i łatwą zmechanizowaną produkcję.
5. Optyczne i elektryczne materiały funkcjonalne
Eter celulozy o wysokiej czystości, charakteryzujący się dobrą odpornością na kwasy i sole, pełni funkcję stabilizatora zagęszczania elektrolitu, zapewniając stabilne właściwości koloidalne akumulatorom alkalicznym i cynkowo-manganowym.Niektóre etery celulozy wykazują termotropową ciekłokrystaliczność, np. octan hydroksypropylocelulozy, który tworzy cholesteryczne ciekłe kryształy w temperaturze poniżej 164°C.
Główne odniesienie
● Słownik substancji chemicznych.
● Charakterystyka, otrzymywanie i zastosowanie przemysłowe eteru celulozy.
● Status Quo i tendencja rozwojowa rynku eteru celulozowego.
