ميثيل السليلوز (MC) هو نوع من إيثر السليلوز. مركبات إيثر السليلوز هي مشتقات تُنتج عن طريق التعديل الكيميائي للسليلوز الطبيعي، ويُعتبر ميثيل السليلوز مشتقًا هامًا من السليلوز، ويتكون عن طريق ميثلة (استبدال الميثيل) الجزء الهيدروكسيلي من السليلوز. لذلك، لا يُعد ميثيل السليلوز مشتقًا من السليلوز فحسب، بل هو أيضًا إيثر سليلوز نموذجي.
1. تحضير ميثيل السليلوز
يُحضَّر ميثيل السليلوز بتفاعل السليلوز مع عامل ميثلة (مثل كلوريد الميثيل أو ثنائي ميثيل الكبريتات) في ظروف قلوية لميثلة الجزء الهيدروكسيلي من السليلوز. يحدث هذا التفاعل بشكل رئيسي على مجموعات الهيدروكسيل في مواقع C2 وC3 وC6 من السليلوز لتكوين ميثيل السليلوز بدرجات استبدال مختلفة. تتم عملية التفاعل كما يلي:
يتم تنشيط السليلوز (مادة متعددة السكاريد تتكون من وحدات الجلوكوز) أولاً في ظل الظروف القلوية؛
ثم يتم إدخال عامل الميثيل لإجراء تفاعل الأثير للحصول على ميثيل السليلوز.
تستطيع هذه الطريقة إنتاج منتجات ميثيل سلولوز ذات لزوجة وخصائص ذوبان مختلفة عن طريق تنظيم ظروف التفاعل ودرجة الميثيل.
2. خصائص ميثيل السليلوز
يحتوي الميثيل سلولوز على الخصائص الرئيسية التالية:
الذوبانية: بخلاف السليلوز الطبيعي، يُمكن إذابة ميثيل السليلوز في الماء البارد، ولكن ليس في الماء الساخن. ويرجع ذلك إلى أن إضافة بدائل الميثيل تُدمر الروابط الهيدروجينية بين جزيئات السليلوز، مما يُقلل من بلوريته. يُشكل ميثيل السليلوز محلولاً شفافاً في الماء، ويُظهر خصائص التجلط عند درجات الحرارة العالية، أي أن المحلول يزداد سماكةً عند تسخينه، ثم يستعيد سيولته بعد التبريد.
غير سام: ميثيل السليلوز غير سام ولا يمتصه الجهاز الهضمي البشري. لذلك، يُستخدم بكثرة في إضافات الأغذية والأدوية كمكثف ومستحلب ومثبت.
تنظيم اللزوجة: يتميز ميثيل السليلوز بخواص تنظيم لزوجة جيدة، وترتبط لزوجته بتركيز المحلول ووزنه الجزيئي. بالتحكم في درجة الاستبدال في تفاعل الأثيرة، يمكن الحصول على منتجات ميثيل السليلوز بنطاقات لزوجة مختلفة.
3. استخدامات ميثيل السليلوز
بفضل خصائصه الفيزيائية والكيميائية الفريدة، تم استخدام الميثيل سلولوز على نطاق واسع في العديد من الصناعات.
3.1 صناعة الأغذية
ميثيل السليلوز مادة مضافة غذائية شائعة الاستخدام في مختلف عمليات تصنيع الأغذية، خاصةً كمكثف ومستحلب ومثبت. ولأن ميثيل السليلوز يتجلط عند تسخينه ويستعيد سيولته بعد التبريد، فإنه يُستخدم غالبًا في الأطعمة المجمدة والمخبوزات والشوربات. علاوة على ذلك، فإن انخفاض سعراته الحرارية يجعله مكونًا أساسيًا في بعض تركيبات الأطعمة منخفضة السعرات الحرارية.
3.2 الصناعات الدوائية والطبية
يُستخدم ميثيل السليلوز على نطاق واسع في صناعة الأدوية، وخاصةً في إنتاج الأقراص، كسواغ ومادة رابطة. وبفضل قدرته الجيدة على تعديل اللزوجة، يُمكنه تحسين القوة الميكانيكية وخصائص تفكك الأقراص بفعالية. بالإضافة إلى ذلك، يُستخدم ميثيل السليلوز أيضًا كمكون دموع اصطناعي في طب العيون لعلاج جفاف العين.
3.3 صناعة البناء والمواد
يُستخدم ميثيل السليلوز على نطاق واسع في مواد البناء، في الأسمنت والجبس والطلاءات والمواد اللاصقة، كمكثّف ومانع تسرب للماء ومُشكّل للأغشية. وبفضل قدرته الجيدة على الاحتفاظ بالماء، يُحسّن ميثيل السليلوز سيولة مواد البناء وفعاليتها، ويمنع تكوّن الشقوق والفراغات.
3.4 صناعة مستحضرات التجميل
يُستخدم ميثيل السليلوز أيضًا بشكل شائع في صناعة مستحضرات التجميل كمُكثِّف ومُثبِّت للمساعدة في تكوين مستحلبات وجل طويلة الأمد. يُحسِّن ملمس المنتج ويُعزِّز تأثيره المُرطِّب. وهو مضاد للحساسية ولطيف، ومناسب للبشرة الحساسة.
4. مقارنة ميثيل السليلوز مع إيثرات السليلوز الأخرى
إيثرات السليلوز عائلة واسعة. بالإضافة إلى ميثيل السليلوز، هناك أيضًا إيثيل السليلوز (EC)، وهيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز (HPMC)، وهيدروكسي إيثيل السليلوز (HEC)، وأنواع أخرى. يكمن الفرق الرئيسي بينها في نوع ودرجة استبدال المُستبدلات في جزيء السليلوز، مما يُحدد قابليتها للذوبان، ولزوجتها، ومجالات استخدامها.
ميثيل السليلوز مقابل هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز (HPMC): يُعدّ HPMC نسخة مُحسّنة من ميثيل السليلوز. بالإضافة إلى مُستبدل الميثيل، يُضاف هيدروكسي بروبيل أيضًا، مما يزيد من تنوع ذوبانية HPMC. يمكن إذابة HPMC في نطاق درجات حرارة أوسع، ودرجة حرارة تجلطه الحراري أعلى من درجة حرارة ميثيل السليلوز. لذلك، يتميز HPMC بنطاق استخدامات أوسع في صناعات مواد البناء والأدوية.
ميثيل السليلوز مقابل إيثيل السليلوز (EC): إيثيل السليلوز غير قابل للذوبان في الماء، ولكنه قابل للذوبان في المذيبات العضوية. يُستخدم غالبًا في مواد الأغشية ذات الإطلاق المستمر للطلاءات والأدوية. ميثيل السليلوز قابل للذوبان في الماء البارد، ويُستخدم بشكل رئيسي كمكثف وعامل احتجاز للماء. تختلف مجالات استخدامه عن مجالات استخدام إيثيل السليلوز.
5. اتجاه تطوير إيثرات السليلوز
مع تزايد الطلب على المواد المستدامة والمواد الكيميائية الخضراء، أصبحت مركبات إيثر السليلوز، بما فيها ميثيل السليلوز، تدريجيًا مكونًا أساسيًا في المواد الصديقة للبيئة. فهي مشتقة من ألياف نباتية طبيعية، وهي متجددة وقابلة للتحلل بشكل طبيعي في البيئة. وفي المستقبل، قد تتوسع مجالات استخدام إيثر السليلوز، مثل الطاقة الجديدة والمباني الخضراء والطب الحيوي.
ميثيل السليلوز، وهو نوع من إيثر السليلوز، يُستخدم على نطاق واسع في العديد من الصناعات بفضل خصائصه الفيزيائية والكيميائية الفريدة. فهو لا يتميز بقابلية ذوبان جيدة، وعدم سميته، وقدرته العالية على تعديل اللزوجة فحسب، بل يلعب أيضًا دورًا مهمًا في الأغذية والأدوية والبناء ومستحضرات التجميل. ومع تزايد الطلب على المواد الصديقة للبيئة في المستقبل، ستتسع آفاق استخدام ميثيل السليلوز.
وقت النشر: ٢٣ أكتوبر ٢٠٢٤