L'èter de cel·lulosa (CE) és una classe de derivats obtinguts modificant químicament la cel·lulosa. La cel·lulosa és el component principal de les parets cel·lulars de les plantes, i els èters de cel·lulosa són una sèrie de polímers generats per l'eterificació d'alguns grups hidroxil (–OH) de la cel·lulosa. S'utilitzen àmpliament en molts camps com ara materials de construcció, medicina, alimentació, cosmètics, etc., i s'utilitzen àmpliament en diverses indústries a causa de les seves propietats físiques i químiques úniques i la seva versatilitat.
1. Classificació dels èters de cel·lulosa
Els èters de cel·lulosa es poden dividir en diferents tipus segons els tipus de substituents de l'estructura química. La classificació més comuna es basa en la diferència de substituents. Els èters de cel·lulosa comuns són els següents:
Metilcel·lulosa (MC)
La metil cel·lulosa es genera substituint la part hidroxil de la molècula de cel·lulosa per metil (–CH₃). Té bones propietats d'espessiment, formació de pel·lícula i unió i s'utilitza habitualment en materials de construcció, recobriments, indústries farmacèutiques i alimentàries.
Hidroxipropil metilcel·lulosa (HPMC)
La hidroxipropilmetilcel·lulosa és un èter de cel·lulosa comú, que s'utilitza àmpliament en materials de construcció, medicina, productes químics diaris i camps alimentaris a causa de la seva millor solubilitat en aigua i estabilitat química. HPMC és un èter de cel·lulosa no iònic amb propietats de retenció d'aigua, espessiment i estabilitat.
Carboximetil cel·lulosa (CMC)
La carboximetil cel·lulosa és un èter aniònic de cel·lulosa generat mitjançant la introducció de grups carboximetil (–CH₂COOH) a les molècules de cel·lulosa. CMC té una excel·lent solubilitat en aigua i sovint s'utilitza com a espessidor, estabilitzador i agent de suspensió. Té un paper important en l'alimentació, la medicina i la cosmètica.
Etilcel·lulosa (EC)
L'etilcel·lulosa s'obté substituint el grup hidroxil de la cel·lulosa per etil (–CH₂CH₃). Té una bona hidrofobicitat i s'utilitza sovint com a agent de recobriment pel·lícula i material d'alliberament controlat a la indústria farmacèutica.
2. Propietats físiques i químiques dels èters de cel·lulosa
Les propietats físiques i químiques dels èters de cel·lulosa estan estretament relacionades amb factors com el tipus d'èter de cel·lulosa, el tipus de substituent i el grau de substitució. Les seves principals propietats inclouen les següents:
Solubilitat i solubilitat en aigua
La majoria dels èters de cel·lulosa tenen una bona solubilitat en aigua i es poden dissoldre en aigua freda o calenta per formar una solució col·loïdal transparent. Per exemple, HPMC, CMC, etc. es poden dissoldre ràpidament en aigua per formar una solució d'alta viscositat, que s'utilitza àmpliament en escenaris d'aplicació amb requisits funcionals com ara espessiment, suspensió i formació de pel·lícules.
Propietats espessidores i pel·lícules
Els èters de cel·lulosa tenen excel·lents propietats espessidores i poden augmentar eficaçment la viscositat de les solucions aquoses. Per exemple, afegir HPMC als materials de construcció pot millorar la plasticitat i la treballabilitat del morter i millorar les propietats anti-enfonsament. Al mateix temps, els èters de cel·lulosa tenen bones propietats pel·lícules i poden formar una pel·lícula protectora uniforme a la superfície dels objectes, de manera que s'utilitzen àmpliament en recobriments i recobriments de fàrmacs.
Retenció d'aigua i estabilitat
Els èters de cel·lulosa també tenen una bona capacitat de retenció d'aigua, especialment en el camp dels materials de construcció. Els èters de cel·lulosa s'utilitzen sovint per millorar la retenció d'aigua del morter de ciment, reduir l'aparició d'esquerdes per contracció del morter i allargar la vida útil del morter. En l'àmbit alimentari, el CMC també s'utilitza com a humectant per retardar l'assecat dels aliments.
Estabilitat química
Els èters de cel·lulosa mostren una bona estabilitat química en solucions àcides, àlcalis i electròlits, i poden mantenir la seva estructura i funció en una varietat d'entorns químics complexos. Això els permet utilitzar-los en una varietat d'indústries sense interferències d'altres productes químics.
3. Procés de producció d'èter de cel·lulosa
La producció d'èter de cel·lulosa es prepara principalment mitjançant la reacció d'eterificació de la cel·lulosa natural. Els passos bàsics del procés inclouen el tractament d'alcalinització de la cel·lulosa, la reacció d'eterificació, la purificació, etc.
Tractament d'alcalinització
En primer lloc, la cel·lulosa natural (com el cotó, la fusta, etc.) s'alcalinitza per convertir la part hidroxil de la cel·lulosa en sals d'alcohol altament actives.
Reacció d'eterificació
La cel·lulosa després de l'alcalinització reacciona amb un agent eterificant (com el clorur de metil, l'òxid de propilè, etc.) per generar èter de cel·lulosa. Segons les condicions de reacció, es poden obtenir diferents tipus d'èters de cel·lulosa.
Purificació i assecat
L'èter de cel·lulosa generat per la reacció es purifica, es renta i s'asseca per obtenir un producte en pols o granular. La puresa i les propietats físiques del producte final es poden controlar mitjançant la tecnologia de processament posterior.
4. Camps d'aplicació de l'èter de cel·lulosa
A causa de les propietats físiques i químiques úniques dels èters de cel·lulosa, s'utilitzen àmpliament en moltes indústries. Els principals camps d'aplicació són els següents:
Materials de construcció
En el camp dels materials de construcció, els èters de cel·lulosa s'utilitzen principalment com a espessidors i agents de retenció d'aigua per a morters de ciment i productes a base de guix. Els èters de cel·lulosa com HPMC i MC poden millorar el rendiment de construcció del morter, reduir la pèrdua d'aigua i, per tant, millorar l'adhesió i la resistència a les esquerdes.
Medicament
A la indústria farmacèutica, els èters de cel·lulosa s'utilitzen àmpliament com a agents de recobriment per a fàrmacs, adhesius per a comprimits i materials d'alliberament controlat. Per exemple, HPMC s'utilitza sovint per preparar recobriments de pel·lícules de fàrmacs i té un bon efecte d'alliberament controlat.
Menjar
El CMC s'utilitza sovint com a espessidor, emulsionant i estabilitzador a la indústria alimentària. S'utilitza àmpliament en begudes, productes lactis i productes de forn, i pot millorar el sabor i les propietats hidratants dels aliments.
Cosmètics i productes químics diaris
Els èters de cel·lulosa s'utilitzen com a espessidors i emulsionants i estabilitzadors en cosmètics i productes químics diaris, que poden proporcionar una bona consistència i textura. Per exemple, HPMC s'utilitza sovint en productes com la pasta de dents i el xampú per donar-los una sensació viscosa i un efecte de suspensió estable.
Recobriments
A la indústria dels recobriments, els èters de cel·lulosa s'utilitzen com a espessidors, formadors de pel·lícules i agents de suspensió, que poden millorar el rendiment de construcció dels recobriments, millorar l'anivellament i proporcionar una bona qualitat de la pel·lícula de pintura.
5. Desenvolupament futur dels èters de cel·lulosa
Amb la creixent demanda de protecció del medi ambient, l'èter de cel·lulosa, com a derivat dels recursos naturals renovables, té àmplies perspectives de desenvolupament. La seva biodegradabilitat, renovabilitat i versatilitat fan que s'espera que sigui més àmpliament utilitzat en els camps dels materials verds, materials degradables i materials intel·ligents en el futur. A més, l'èter de cel·lulosa també té més potencial de recerca i desenvolupament en camps d'alt valor afegit com l'enginyeria biomèdica i els materials avançats.
Com a producte químic important, l'èter de cel·lulosa té una àmplia gamma de valors d'aplicació. Amb el seu excel·lent espessiment, retenció d'aigua, pel·lícula i bona estabilitat química, té un paper insubstituïble en molts camps com la construcció, la medicina i l'alimentació. En el futur, amb l'avenç continu de la tecnologia i la promoció dels conceptes de protecció del medi ambient, les perspectives d'aplicació de l'èter de cel·lulosa seran més àmplies i contribuiran més a promoure el desenvolupament sostenible de diverses indústries.
Hora de publicació: 24-set-2024