Prehľad
Celulóza je prírodný polymér zložený z bezvodých jednotiek β-glukózy a má tri hydroxylové skupiny na každom základnom kruhu.Chemickou modifikáciou celulózy možno vyrobiť rôzne deriváty celulózy a jedným z nich je éter celulózy.Éter celulózy je polymérna zlúčenina s éterovou štruktúrou odvodenou od celulózy, vrátane metylcelulózy, etylcelulózy, hydroxyetylcelulózy, hydroxypropylcelulózy, karboxymetylcelulózy a ďalších.Tieto deriváty sa zvyčajne vyrábajú reakciou alkalickej celulózy s monochlóralkánom, etylénoxidom, propylénoxidom alebo kyselinou monochlóroctovou.Výsledný éter celulózy má vynikajúcu rozpustnosť vo vode, schopnosť zahusťovania a filmotvorné vlastnosti a je široko používaný v priemysle, ako je stavebníctvo, farmaceutický priemysel, potravinárstvo a kozmetika.Éter celulózy je obnoviteľný, biologicky odbúrateľný a netoxický materiál, vďaka čomu je populárnou alternatívou k syntetickým polymérom.
Výkon a funkcie
1. Vlastnosti vzhľadu
Éter celulózy je biely vláknitý prášok bez zápachu, ktorý ľahko absorbuje vlhkosť a po rozpustení vo vode vytvára stabilný, viskózny, transparentný koloid.
2. Tvorba filmu a adhézia
Chemická modifikácia celulózy na výrobu éteru celulózy výrazne ovplyvňuje jej vlastnosti, vrátane jej rozpustnosti, schopnosti vytvárať film, pevnosti väzby a odolnosti voči soli.Tieto vlastnosti robia z éteru celulózy veľmi žiadaný polymér s vynikajúcou mechanickou pevnosťou, pružnosťou, tepelnou odolnosťou a odolnosťou proti chladu.Okrem toho vykazuje dobrú kompatibilitu s rôznymi živicami a plastifikátormi, vďaka čomu je vhodný na použitie pri výrobe plastov, fólií, lakov, lepidiel, latexu a liekových náterových materiálov.Vďaka svojim všestranným vlastnostiam sa éter celulózy stal dôležitým materiálom vo výrobnom priemysle, ktorý poskytuje zlepšený výkon, stabilitu a trvanlivosť širokej škále produktov.Vďaka tomu má širokú škálu aplikácií v rôznych oblastiach, vrátane farmaceutického, náterového, textilného, stavebného a potravinárskeho priemyslu.
3. Rozpustnosť
Rozpustnosť éterov celulózy, ako je metylcelulóza, metylhydroxyetylcelulóza, hydroxyetylcelulóza a sodná soľ karboxymetylhydroxyetylcelulózy, sa mení v závislosti od teploty a použitého rozpúšťadla.Metylcelulóza a metylhydroxyetylcelulóza sú rozpustné v studenej vode a niektorých organických rozpúšťadlách, ale pri zahrievaní sa vyzrážajú, pričom metylcelulóza sa zráža pri 45-60 °C a zmiešaná éterifikovaná metylhydroxyetylcelulóza pri 65-80 °C.Zrazeniny sa však môžu znova rozpustiť, keď sa teplota zníži.Na druhej strane hydroxyetylcelulóza a sodná soľ karboxymetylhydroxyetylcelulózy sú vo vode rozpustné pri akejkoľvek teplote, ale nerozpustné v organických rozpúšťadlách.Tieto celulózové étery majú rôznu rozpustnosť a zrážacie vlastnosti, vďaka ktorým sú vhodné na rôzne aplikácie v priemysle, ako sú plasty, filmy, nátery a lepidlá.
4. Zahusťovanie
Keď sa éter celulózy rozpustí vo vode, vytvorí koloidný roztok, ktorého viskozita je ovplyvnená stupňom polymerizácie éteru celulózy.Roztok obsahuje hydratované makromolekuly, ktoré vykazujú nenewtonovské správanie, tj správanie sa prúdenia sa mení s aplikovanou šmykovou silou.Vzhľadom na makromolekulárnu štruktúru sa viskozita roztoku rýchlo zvyšuje s koncentráciou, ale rýchlo klesá s nárastom teploty.Viskozita roztokov éterov celulózy je tiež ovplyvnená pH, iónovou silou a prítomnosťou iných chemikálií.Vďaka týmto jedinečným vlastnostiam éteru celulózy je užitočný v rôznych aplikáciách, ako sú lepidlá, nátery, kozmetika a potravinárske výrobky.
Aplikácia
1. Ropný priemysel
Sodná soľ karboxymetylcelulózy (NaCMC) je éter celulózy so širokým rozsahom aplikácií v procese extrakcie oleja.Jeho vynikajúce vlastnosti zvyšujúce viskozitu a znižujúce straty tekutín z neho robia obľúbenú voľbu vo vrtných kvapalinách, cementačných kvapalinách a kvapalinách na štiepenie.Predovšetkým preukázal sľubné výsledky pri zlepšovaní ťažby ropy.NaCMC môže odolávať rôznym znečisteniu rozpustnými soľami a zvýšiť regeneráciu oleja znížením straty vody a jeho odolnosť voči soli a schopnosť zvyšovať viskozitu ho robia ideálnym na prípravu vrtných kvapalín pre sladkú vodu, morskú vodu a nasýtenú slanú vodu.
Sodná soľ karboxymetylhydroxypropylcelulózy (NaCMHPC) a sodná soľ karboxymetylhydroxyetylcelulózy (NaCMHEC) sú dva deriváty éteru celulózy s vysokou mierou tvorby kaše, dobrou účinnosťou proti vápniku a dobrou schopnosťou zvyšovať viskozitu, vďaka čomu sú vynikajúcou voľbou ako činidlá na úpravu vrtného kalu a materiály pre príprava dokončovacích tekutín.Vykazujú vynikajúcu schopnosť zvyšovať viskozitu a znižovať straty tekutín v porovnaní s hydroxyetylcelulózou a ich schopnosť formulovať sa do vrtných kvapalín rôznych hustôt pod hmotnosťou chloridu vápenatého z nich robí všestranné aditívum na zvýšenie produkcie ropy.
Hydroxyetylcelulóza (HEC) je ďalší derivát celulózy používaný ako zahusťovadlo bahna a stabilizačné činidlo pri vŕtaní, dokončovaní a cementovaní.V porovnaní so sodnou soľou karboxymetylcelulózy a guarovej gumy má HEC silnú pieskovú suspenziu, vysokú kapacitu soli, dobrú tepelnú odolnosť, nízky odpor pri miešaní, menšiu stratu kvapaliny a blok lámania gélu.HEC sa široko používa vďaka svojmu dobrému zahusťovaciemu účinku, nízkym zvyškom a ďalším vlastnostiam.Celkovo celulózové étery ako NaCMC, NaCMHPC, NaCMHEC a HEC zohrávajú rozhodujúcu úlohu v procese extrakcie ropy a preukázali významný potenciál pri zlepšovaní regenerácie ropy.
2. Stavebníctvo a náterový priemysel
Sodná soľ karboxymetylcelulózy je všestranná prísada do stavebných materiálov, ktorú možno použiť ako spomaľovač, prostriedok na zadržiavanie vody, zahusťovadlo a spojivo pre stavebné murivo a omietkovú maltu.Môže sa použiť aj ako dispergátor, prostriedok na zadržiavanie vody a zahusťovadlo pre omietky, malty a vyrovnávacie hmoty.Špeciálna prísada do murovacej a omietkovej malty z karboxymetylcelulózy môže zlepšiť spracovateľnosť, zadržiavanie vody a odolnosť proti praskaniu, čím sa zabráni praskaniu a dutinám v stene tvárnice.Okrem toho sa metylcelulóza môže použiť na výrobu ekologických materiálov na dekoráciu povrchov budov pre vysokokvalitné povrchy stien a kamenných dlaždíc, ako aj na povrchovú dekoráciu stĺpov a pomníkov.
3. Denný chemický priemysel
Sodná soľ karboxymetylcelulózy je všestranný stabilizačný viskozifikátor, ktorý možno použiť v rôznych produktoch.V pastovitých produktoch obsahujúcich tuhé práškové suroviny hrá rozhodujúcu úlohu pri stabilizácii disperzie a suspenzie.Pre tekutú alebo emulznú kozmetiku funguje ako zahusťovadlo, dispergátor a homogenizátor.Tento derivát celulózy môže tiež pôsobiť ako stabilizátor emulzie, zahusťovadlo a stabilizátor masti a šampónu, stabilizátor lepidla na zubnú pastu a zahusťovadlo detergentu a činidlo proti škvrnám.Sodná soľ karboxymetylhydroxypropylcelulózy, typ celulózového éteru, je široko používaný ako stabilizátor zubnej pasty vďaka svojim tixotropným vlastnostiam, ktoré pomáhajú udržiavať tvarovateľnosť a konzistenciu zubnej pasty.Tento derivát je tiež odolný voči soli a kyselinám, vďaka čomu je účinným zahusťovadlom v pracích prostriedkoch a prostriedkoch proti škvrnám.Sodná soľ karboxymetylcelulózy sa bežne používa ako dispergátor nečistôt, zahusťovadlo a dispergačné činidlo pri výrobe pracích práškov a tekutých pracích prostriedkov.
4. Medicína a potravinársky priemysel
Vo farmaceutickom priemysle sa Yibang hydroxypropyl karboxymetylcelulóza (HPMC) široko používa ako lieková pomocná látka pre perorálne prípravky s riadeným uvoľňovaním a predĺženým uvoľňovaním.Pôsobí ako materiál spomaľujúci uvoľňovanie na reguláciu uvoľňovania liečiv a ako poťahový materiál na oneskorenie uvoľňovania formulácií.Metylkarboxymetylcelulóza a etylkarboxymetylcelulóza sa bežne používajú na výrobu tabliet a kapsúl alebo na obaľovanie tabliet potiahnutých cukrom.V potravinárskom priemysle sú étery celulózy prvotriednej kvality účinnými zahusťovadlami, stabilizátormi, pomocnými látkami, látkami zadržiavajúcimi vodu a mechanickými penidlami v rôznych potravinách.Metylcelulóza a hydroxypropylmetylcelulóza sa považujú za metabolicky inertné a sú bezpečné na konzumáciu.Karboxymetylcelulóza s vysokou čistotou sa môže pridávať do potravinárskych výrobkov vrátane mlieka a smotany, korenín, džemov, želé, konzervovaných potravín, stolového sirupu a nápojov.Okrem toho sa karboxymetylcelulóza môže použiť pri preprave a skladovaní čerstvého ovocia ako plastový obal, ktorý poskytuje dobrý účinok na uchovanie čerstvého ovocia, menšie znečistenie, žiadne poškodenie a jednoduchú mechanizovanú výrobu.
5. Optické a elektrické funkčné materiály
Vysoko čistý éter celulózy s dobrou odolnosťou voči kyselinám a soliam pôsobí ako stabilizátor zahusťovania elektrolytu a poskytuje stabilné koloidné vlastnosti pre alkalické a zinko-mangánové batérie.Niektoré étery celulózy vykazujú termotropnú tekutú kryštalinitu, ako napríklad acetát hydroxypropylcelulózy, ktorý tvorí cholesterické tekuté kryštály pod 164 °C.
Hlavná referencia
● Slovník chemických látok.
● Charakteristika, príprava a priemyselné využitie éteru celulózy.
● Status quo a vývojový trend trhu s celulózovým éterom.
