Celluloseether (CE) er en klasse af derivater opnået ved kemisk modificering af cellulose. Cellulose er hovedkomponenten i plantecellevægge, og celluloseethere er en række polymerer, der dannes ved etherificering af nogle hydroxylgrupper (–OH) i cellulose. De er meget udbredt inden for mange områder såsom byggematerialer, medicin, fødevarer, kosmetik osv., og er meget udbredt i forskellige industrier på grund af deres unikke fysiske og kemiske egenskaber og alsidighed.
1. Klassificering af celluloseethere
Celluloseethere kan opdeles i forskellige typer i henhold til typerne af substituenter i den kemiske struktur. Den mest almindelige klassificering er baseret på forskellen i substituenter. Almindelige celluloseethere er som følger:
Methylcellulose (MC)
Methylcellulose dannes ved at erstatte hydroxyldelen af cellulosemolekylet med methyl (–CH₃). Det har gode fortykkende, filmdannende og bindende egenskaber og er almindeligt anvendt i byggematerialer, belægninger, farmaceutiske og fødevareindustrien.
Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC)
Hydroxypropylmethylcellulose er en almindelig celluloseether, som er meget udbredt i byggematerialer, medicin, daglige kemikalier og fødevareområder på grund af dens bedre vandopløselighed og kemiske stabilitet. HPMC er en ikke-ionisk celluloseether med egenskaberne vandtilbageholdelse, fortykkelse og stabilitet.
Carboxymethylcellulose (CMC)
Carboxymethylcellulose er en anionisk celluloseether dannet ved at indføre carboxymethyl (–CH2COOH) grupper i cellulosemolekyler. CMC har fremragende vandopløselighed og bruges ofte som fortykningsmiddel, stabilisator og suspenderingsmiddel. Det spiller en vigtig rolle i fødevarer, medicin og kosmetik.
Ethylcellulose (EC)
Ethylcellulose opnås ved at erstatte hydroxylgruppen i cellulose med ethyl (-CH2CH3). Det har god hydrofobicitet og bruges ofte som filmovertræksmiddel og kontrolleret frigivelsesmateriale i den farmaceutiske industri.
2. Fysiske og kemiske egenskaber af celluloseethere
De fysiske og kemiske egenskaber af celluloseethere er tæt forbundet med faktorer som typen af celluloseether, typen af substituent og graden af substitution. Dens vigtigste egenskaber omfatter følgende:
Vandopløselighed og opløselighed
De fleste celluloseethere har god vandopløselighed og kan opløses i koldt eller varmt vand for at danne en gennemsigtig kolloid opløsning. For eksempel kan HPMC, CMC osv. hurtigt opløses i vand for at danne en højviskositetsopløsning, som er meget udbredt i anvendelsesscenarier med funktionelle krav såsom fortykkelse, suspension og filmdannelse.
Fortykkende og filmdannende egenskaber
Celluloseethere har fremragende fortykkelsesegenskaber og kan effektivt øge viskositeten af vandige opløsninger. For eksempel kan tilsætning af HPMC til byggematerialer forbedre plasticiteten og bearbejdeligheden af mørtel og forbedre anti-nedbøjningsegenskaberne. Samtidig har celluloseethere gode filmdannende egenskaber og kan danne en ensartet beskyttende film på overfladen af genstande, så de er meget udbredt i belægninger og lægemiddelbelægninger.
Vandophobning og stabilitet
Celluloseethere har også god vandretentionsevne, især inden for byggematerialer. Celluloseethere bruges ofte til at forbedre vandretentionen af cementmørtel, reducere forekomsten af mørtelsvindrevner og forlænge mørtlens levetid. I fødevareområdet bruges CMC også som et fugtighedsbevarende middel til at forsinke madtørring.
Kemisk stabilitet
Celluloseethere viser god kemisk stabilitet i syre-, alkali- og elektrolytopløsninger og kan opretholde deres struktur og funktion i en række komplekse kemiske miljøer. Dette giver dem mulighed for at blive brugt i en række forskellige industrier uden indblanding fra andre kemikalier.
3. Fremstillingsproces af celluloseether
Produktionen af celluloseether fremstilles hovedsageligt ved foretringsreaktion af naturlig cellulose. De grundlæggende procestrin omfatter alkaliseringsbehandling af cellulose, etherificeringsreaktion, oprensning osv.
Alkaliseringsbehandling
Først alkaliseres naturlig cellulose (såsom bomuld, træ osv.) for at omdanne hydroxyldelen i cellulose til højaktive alkoholsalte.
Forætringsreaktion
Cellulose efter alkalisering reagerer med et etherificerende middel (såsom methylchlorid, propylenoxid osv.) for at danne celluloseether. Afhængigt af reaktionsbetingelserne kan der opnås forskellige typer celluloseethere.
Oprensning og tørring
Celluloseetheren dannet ved reaktionen renses, vaskes og tørres til opnåelse af et pulver eller granulært produkt. Renheden og fysiske egenskaber af det endelige produkt kan styres af efterfølgende forarbejdningsteknologi.
4. Anvendelsesområder for celluloseether
På grund af de unikke fysiske og kemiske egenskaber af celluloseethere, er de meget udbredt i mange industrier. De vigtigste ansøgningsfelter er som følger:
Byggematerialer
Inden for byggematerialer anvendes celluloseethere hovedsageligt som fortykningsmidler og vandtilbageholdende midler til cementmørtel og gipsbaserede produkter. Celluloseethere såsom HPMC og MC kan forbedre konstruktionsydelsen af mørtel, reducere vandtab og dermed forbedre vedhæftnings- og revnebestandigheden.
Medicin
I den farmaceutiske industri er celluloseethere i vid udstrækning brugt som overtræksmidler til lægemidler, klæbemidler til tabletter og materialer med kontrolleret frigivelse. For eksempel bruges HPMC ofte til at fremstille lægemiddelfilmbelægninger og har en god kontrolleret frigivelseseffekt.
Mad
CMC bruges ofte som fortykningsmiddel, emulgator og stabilisator i fødevareindustrien. Det er meget udbredt i drikkevarer, mejeriprodukter og bagværk og kan forbedre smagen og fugtgivende egenskaber af mad.
Kosmetik og daglige kemikalier
Celluloseethere bruges som fortykningsmidler og emulgatorer og stabilisatorer i kosmetik og daglige kemikalier, som kan give god konsistens og tekstur. For eksempel bruges HPMC ofte i produkter som tandpasta og shampoo for at give dem en tyktflydende fornemmelse og en stabil suspensionseffekt.
Belægninger
I belægningsindustrien anvendes celluloseethere som fortykningsmidler, filmdannere og suspenderingsmidler, som kan forbedre belægningernes konstruktionsevne, forbedre udjævningen og give god malingsfilmkvalitet.
5. Fremtidig udvikling af celluloseethere
Med den stigende efterspørgsel efter miljøbeskyttelse har celluloseether, som et derivat af naturlige vedvarende ressourcer, brede udviklingsmuligheder. Dens biologiske nedbrydelighed, fornybarhed og alsidighed gør, at den forventes at blive mere udbredt inden for grønne materialer, nedbrydelige materialer og smarte materialer i fremtiden. Derudover har celluloseether også yderligere forsknings- og udviklingspotentiale inden for områder med høj værditilvækst, såsom biomedicinsk teknik og avancerede materialer.
Som et vigtigt kemisk produkt har celluloseether en bred vifte af anvendelsesværdier. Med sin fremragende fortykkelse, vandretention, filmdannende og gode kemiske stabilitet spiller den en uerstattelig rolle inden for mange områder såsom byggeri, medicin og fødevarer. I fremtiden, med den fortsatte udvikling af teknologi og fremme af miljøbeskyttelseskoncepter, vil anvendelsesmulighederne for celluloseether blive bredere og yde større bidrag til at fremme bæredygtig udvikling af forskellige industrier.
Indlægstid: 24. september 2024