Pregled
Celuloza je naravni polimer, sestavljen iz brezvodnih enot β-glukoze in ima tri hidroksilne skupine na vsakem osnovnem obroču.S kemično modifikacijo celuloze je mogoče proizvesti vrsto celuloznih derivatov in eden izmed njih je celulozni eter.Celulozni eter je polimerna spojina z etrsko strukturo, pridobljeno iz celuloze, vključno z metil celulozo, etil celulozo, hidroksietil celulozo, hidroksipropil celulozo, karboksimetil celulozo in drugimi.Ti derivati se običajno proizvajajo z reakcijo alkalne celuloze z monokloroalkanom, etilen oksidom, propilen oksidom ali monokloroocetno kislino.Nastali celulozni eter ima odlično topnost v vodi, sposobnost zgoščevanja in lastnosti tvorjenja filma ter se pogosto uporablja v panogah, kot so gradbeništvo, farmacija, hrana in kozmetika.Celulozni eter je obnovljiv, biorazgradljiv in nestrupen material, zaradi česar je priljubljena alternativa sintetičnim polimerom.
Zmogljivost in funkcije
1. Lastnosti videza
Celulozni eter je bel vlaknat prah brez vonja, ki zlahka absorbira vlago in tvori stabilen, viskozen, prozoren koloid, ko ga raztopimo v vodi.
2. Tvorba filma in oprijem
Kemična modifikacija celuloze za proizvodnjo celuloznega etra znatno vpliva na njene lastnosti, vključno z njeno topnostjo, sposobnostjo tvorjenja filma, močjo vezi in odpornostjo na sol.Zaradi teh značilnosti je celulozni eter zelo zaželen polimer z odlično mehansko trdnostjo, prožnostjo, toplotno odpornostjo in odpornostjo proti mrazu.Poleg tega izkazuje dobro združljivost z različnimi smolami in mehčali, zaradi česar je primeren za uporabo v proizvodnji plastike, filmov, lakov, lepil, lateksa in premaznih materialov za zdravila.Zaradi svojih vsestranskih lastnosti je celulozni eter postal pomemben material v predelovalni industriji, ki zagotavlja izboljšano zmogljivost, stabilnost in vzdržljivost širokega nabora izdelkov.Posledično ima široko paleto aplikacij na različnih področjih, vključno s farmacevtskimi izdelki, premazi, tekstilom, gradbeništvom in živilsko industrijo, med drugim.
3. Topnost
Topnost celuloznih etrov, kot so metilceluloza, metil hidroksietil celuloza, hidroksietil celuloza in natrijeva karboksimetil hidroksietil celuloza, se razlikuje glede na temperaturo in uporabljeno topilo.Metilceluloza in metil hidroksietil celuloza sta topni v hladni vodi in nekaterih organskih topilih, vendar se pri segrevanju oborita, pri čemer se metilceluloza obori pri 45–60 °C, mešana zaeterificirana metil hidroksietil celuloza pa pri 65–80 °C.Vendar pa se lahko oborine ponovno raztopijo, ko se temperatura zniža.Po drugi strani pa sta hidroksietil celuloza in natrijeva karboksimetil hidroksietil celuloza topni v vodi pri kateri koli temperaturi, vendar netopni v organskih topilih.Ti celulozni etri imajo različne lastnosti topnosti in obarjanja, zaradi česar so primerni za različne aplikacije v industriji, kot so plastika, filmi, premazi in lepila.
4. Zgostitev
Ko se celulozni eter raztopi v vodi, tvori koloidno raztopino, katere viskoznost je odvisna od stopnje polimerizacije celuloznega etra.Raztopina vsebuje hidrirane makromolekule, ki se obnašajo ne-newtonsko, tj. obnašanje toka se spreminja z uporabljeno strižno silo.Zaradi makromolekularne zgradbe viskoznost raztopine hitro narašča s koncentracijo, a hitro pada s povišanjem temperature.Na viskoznost raztopin celuloznega etra vplivajo tudi pH, ionska moč in prisotnost drugih kemikalij.Zaradi teh edinstvenih lastnosti je celulozni eter uporaben v različnih aplikacijah, kot so lepila, premazi, kozmetika in prehrambeni izdelki.
Aplikacija
1. Naftna industrija
Natrijeva karboksimetil celuloza (NaCMC) je celulozni eter s širokim spektrom uporabe v procesu ekstrakcije olja.Zaradi njegovih odličnih lastnosti povečanja viskoznosti in zmanjševanja izgube tekočine je priljubljena izbira v tekočinah za vrtanje, tekočinah za cementiranje in tekočinah za lomljenje.Zlasti je pokazala obetavne rezultate pri izboljšanju pridobivanja nafte.NaCMC se lahko upre različnim onesnaženjem s topno soljo in poveča pridobivanje nafte z zmanjšanjem izgube vode, zaradi odpornosti na sol in zmožnosti povečanja viskoznosti pa je idealen za pripravo vrtalnih tekočin za sladko vodo, morsko vodo in nasičeno slano vodo.
Natrijeva karboksimetil hidroksipropil celuloza (NaCMHPC) in natrijeva karboksimetil hidroksietil celuloza (NaCMHEC) sta dva derivata celuloznega etra z visoko stopnjo mešanja, dobrim delovanjem proti kalciju in dobro sposobnostjo povečanja viskoznosti, zaradi česar sta odlična izbira kot sredstva za obdelavo vrtalnega blata in materiala za priprava zaključnih tekočin.V primerjavi s hidroksietil celulozo imajo vrhunsko sposobnost povečanja viskoznosti in lastnosti zmanjševanja izgube tekočine, njihova zmožnost formuliranja v vrtalne tekočine različnih gostot pod težo kalcijevega klorida pa je vsestranski dodatek za povečanje proizvodnje nafte.
Hidroksietil celuloza (HEC) je še en derivat celuloze, ki se uporablja kot sredstvo za zgoščevanje in stabilizacijo blata v procesu vrtanja, dokončanja in cementiranja.V primerjavi z natrijevo karboksimetil celulozo in guar gumijem ima HEC močno suspenzijo peska, visoko kapaciteto soli, dobro toplotno odpornost, nizko odpornost proti mešanju, manjšo izgubo tekočine in blokado lomljenja gela.HEC se pogosto uporablja zaradi dobrega učinka zgoščevanja, nizkih ostankov in drugih lastnosti.Na splošno imajo celulozni etri, kot so NaCMC, NaCMHPC, NaCMHEC in HEC, ključno vlogo v procesu ekstrakcije olja in so pokazali pomemben potencial pri izboljšanju pridobivanja olja.
2. Gradbena in barvna industrija
Natrijeva karboksimetil celuloza je vsestranski dodatek gradbenemu materialu, ki se lahko uporablja kot zaviralec, sredstvo za zadrževanje vode, zgoščevalec in vezivo za gradbene zidarske in omete.Lahko se uporablja tudi kot dispergator, sredstvo za zadrževanje vode in zgoščevalec za omet, malto in materiale za izravnavo tal.Poseben dodatek za zidarske in omete iz karboksimetil celuloze lahko izboljša obdelavnost, zadrževanje vode in odpornost proti razpokam, s čimer se izognemo razpokam in prazninam v steni blokov.Poleg tega se lahko metil celuloza uporablja za izdelavo okolju prijaznih materialov za dekoracijo površin stavb za visokokakovostne površine sten in kamnitih ploščic, pa tudi za površinsko dekoracijo stebrov in spomenikov.
3. Dnevna kemična industrija
Natrijeva karboksimetil celuloza je vsestranski stabilizator za viskoznost, ki se lahko uporablja v različnih izdelkih.V izdelkih v obliki paste, ki vsebujejo surovine v trdnem prahu, ima ključno vlogo pri stabilizaciji disperzije in suspenzije.Za tekočo ali emulzijsko kozmetiko deluje kot sredstvo za zgoščevanje, disperzijo in homogenizacijo.Ta celulozni derivat lahko deluje tudi kot stabilizator emulzije, zgoščevalec in stabilizator mazila in šampona, stabilizator lepila za zobno pasto ter zgoščevalec detergenta in sredstvo proti madežem.Natrijeva karboksimetil hidroksipropil celuloza, vrsta celuloznega etra, se pogosto uporablja kot stabilizator zobne paste zaradi svojih tiksotropnih lastnosti, ki pomaga ohranjati sposobnost oblikovanja in konsistenco zobne paste.Ta derivat je tudi odporen na sol in kislino, zaradi česar je učinkovit zgoščevalec v detergentih in sredstvih proti madežem.Natrijeva karboksimetil celuloza se običajno uporablja kot dispergator umazanije, zgoščevalec in dispergator pri proizvodnji pralnih praškov in tekočih detergentov.
4. Medicina in živilska industrija
V farmacevtski industriji se Yibang hidroksipropil karboksimetilceluloza (HPMC) pogosto uporablja kot pomožna snov za peroralne pripravke z nadzorovanim sproščanjem in podaljšanim sproščanjem.Deluje kot material za zaviranje sproščanja za uravnavanje sproščanja zdravil in kot premazni material za zakasnitev sproščanja formulacij.Metil karboksimetil celuloza in etil karboksimetil celuloza se običajno uporabljata za izdelavo tablet in kapsul ali za prevleko s sladkorjem obloženih tablet.V živilski industriji so celulozni etri vrhunskega razreda učinkoviti zgoščevalci, stabilizatorji, pomožne snovi, sredstva za zadrževanje vode in mehanska sredstva za penjenje v različnih živilih.Metilceluloza in hidroksipropilmetilceluloza veljata za presnovno inertni in sta varni za uživanje.Karboksimetilcelulozo visoke čistosti je mogoče dodati prehrambenim izdelkom, vključno z mlekom in smetano, začimbami, marmeladami, želeji, konzervirano hrano, namiznim sirupom in pijačami.Poleg tega se lahko karboksimetil celuloza uporablja pri prevozu in skladiščenju svežega sadja kot plastični ovoj, kar zagotavlja dober učinek ohranjanja svežega sadja, manj onesnaževanja, brez poškodb in enostavno mehanizirano proizvodnjo.
5. Optični in električni funkcionalni materiali
Celulozni eter visoke čistosti z dobro odpornostjo na kislino in sol deluje kot stabilizator za zgoščevanje elektrolita in zagotavlja stabilne koloidne lastnosti za alkalne in cink-manganove baterije.Nekateri celulozni etri kažejo termotropno tekočo kristaliničnost, kot je hidroksipropilcelulozni acetat, ki tvori holesterične tekoče kristale pod 164 °C.
Glavna referenca
● Slovar kemijskih snovi.
● Značilnosti, priprava in industrijska uporaba celuloznega etra.
● Stanje quo in trend razvoja trga celuloznega etra.
