إيثر السليلوز فئة مهمة من مركبات البوليمر، تُستخدم على نطاق واسع في البناء والطب والأغذية وغيرها من المجالات. من بينها أربعة أنواع شائعة من إيثرات السليلوز: HPMC (هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز)، وMC (ميثيل سلولوز)، وHEC (هيدروكسي إيثيل سلولوز)، وCMC (كاربوكسي ميثيل سلولوز).
ميثيل السليلوز (MC):
MC قابل للذوبان في الماء البارد، ويصعب ذوبانه في الماء الساخن. يتميز محلوله المائي بثباته العالي في نطاق الرقم الهيدروجيني (pH) بين 3 و12، وتوافقه الجيد، ويمكن خلطه مع مجموعة متنوعة من المواد الخافضة للتوتر السطحي، مثل النشا وصمغ الغوار. عند وصول درجة الحرارة إلى درجة حرارة التجلط، يحدث التجلط.
يعتمد احتباس الماء في MC على كمية الإضافة، واللزوجة، ودقة الجسيمات، ومعدل الذوبان. بشكل عام، يكون معدل احتباس الماء مرتفعًا عندما تكون كمية الإضافة كبيرة، وتكون الجسيمات دقيقة، واللزوجة عالية. ومن بين هذه العوامل، يكون لكمية الإضافة التأثير الأكبر على معدل احتباس الماء، ولا يتناسب مستوى اللزوجة مع معدل احتباس الماء. ويعتمد معدل الذوبان بشكل رئيسي على درجة تعديل السطح ودقة جسيمات السليلوز.
تؤثر تغيرات درجة الحرارة بشكل كبير على احتباس الماء في الخرسانة المسلحة (MC). عمومًا، كلما ارتفعت درجة الحرارة، ازداد احتباس الماء سوءًا. إذا تجاوزت درجة حرارة الملاط 40 درجة مئوية، سينخفض احتباس الماء في الخرسانة المسلحة بشكل كبير، مما يؤثر بشكل خطير على أداء الملاط الإنشائي.
يؤثر MC بشكل كبير على أداء البناء وقوة التصاق الملاط. يشير مصطلح "الالتصاق" هنا إلى قوة التصاق أدوات البناء التي يستخدمها العامل بسطح الجدار، أي مقاومة الملاط للقص. كلما زادت قوة التصاق الملاط، زادت مقاومة القص، وزادت القوة التي يتطلبها العامل أثناء الاستخدام، وضعف أداء الملاط في البناء. يُعد التصاق MC متوسطًا بين منتجات إيثر السليلوز.
هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز (HPMC):
يذوب HPMC بسهولة في الماء، ولكن قد يصعب إذابته في الماء الساخن. مع ذلك، فإن درجة حرارة تجلطه في الماء الساخن أعلى بكثير من درجة حرارة MC، كما أن ذوبانه في الماء البارد أفضل منه.
ترتبط لزوجة HPMC بالوزن الجزيئي، وتكون اللزوجة عالية عندما يكون الوزن الجزيئي كبيرًا. كما تؤثر درجة الحرارة على لزوجتها، حيث تنخفض اللزوجة بارتفاعها، ولكن درجة الحرارة التي تنخفض عندها اللزوجة أقل من درجة حرارة MC. محلولها مستقر عند درجة حرارة الغرفة.
يعتمد احتباس الماء في HPMC على كمية الإضافة واللزوجة وما إلى ذلك. معدل احتباس الماء عند نفس كمية الإضافة أعلى من معدل MC.
يتميز HPMC بثباته تجاه الأحماض والقلويات، ومحلوله المائي مستقر للغاية في نطاق الرقم الهيدروجيني (pH) من 2 إلى 12. لا يؤثر الصودا الكاوية وماء الجير إلا قليلاً على أدائه، ولكن يمكن للقلويات تسريع ذوبانه وزيادة لزوجته. كما أنه مستقر تجاه الأملاح العامة، ولكن عندما يكون تركيز المحلول الملحي مرتفعًا، تميل لزوجته إلى الزيادة.
يمكن خلط HPMC مع مركبات بوليمرية قابلة للذوبان في الماء لتكوين محلول موحد ذو لزوجة أعلى، مثل كحول البولي فينيل، أو إيثر النشا، أو صمغ الخضار، وما إلى ذلك.
تتمتع HPMC بمقاومة إنزيمية أفضل من MC، ومحلولها أقل عرضة للتحلل الإنزيمي من MC. تتميز HPMC بقدرة التصاق أفضل بالملاط من MC.
هيدروكسي إيثيل السليلوز (HEC):
يذوب HEC في الماء البارد ويصعب ذوبانه في الماء الساخن. يتميز هذا المحلول بثباته في درجات الحرارة العالية، ولا يمتلك خصائص هلامية. يمكن استخدامه في الملاط لفترة طويلة في درجات الحرارة العالية، لكن احتباسه للماء أقل من MC.
يعتبر HEC مستقرًا للأحماض والقلويات العامة، ويمكن للقلويات تسريع ذوبانه وزيادة اللزوجة قليلاً، وقابليته للتشتت في الماء أقل قليلاً من MC و HPMC.
تتمتع مادة HEC بأداء تعليق جيد للملاط، ولكن الأسمنت لديه وقت تأخير أطول.
إن HEC الذي تنتجه بعض الشركات المحلية له أداء أقل من MC بسبب محتواه العالي من الماء ومحتوى الرماد.
كاربوكسي ميثيل السليلوز (CMC):
CMC هو إيثر سليلوز أيوني يُحضّر بسلسلة من المعالجات التفاعلية بعد معالجة الألياف الطبيعية (مثل القطن) بالقلويات، ويُستخدم حمض الكلورو أسيتيك كعامل إيثر. تتراوح درجة الاستبدال عادةً بين 0.4 و1.4، ويتأثر أداؤه بشكل كبير بدرجة الاستبدال.
يتمتع CMC بتأثيرات التكثيف وتثبيت الاستحلاب، ويمكن استخدامه في المشروبات التي تحتوي على الزيت والبروتين للعب دور تثبيت الاستحلاب.
يُحافظ CMC على الماء في منتجات اللحوم والخبز والكعك المطهو على البخار وغيرها من الأطعمة، حيث يُحسّن الأنسجة، ويُقلل من تطاير الماء، ويزيد من إنتاجية المنتج، ويُحسّن مذاقه.
يتمتع CMC بتأثير التبلور ويمكن استخدامه لصنع الجيلي والمربى.
يمكن لـ CMC تكوين فيلم على سطح الطعام، مما له تأثير وقائي معين على الفواكه والخضروات ويطيل العمر الافتراضي للفواكه والخضروات.
لكلٍّ من إيثرات السليلوز هذه خصائصه الفريدة ومجالات تطبيقه. يجب اختيار المنتجات المناسبة وفقًا لمتطلبات التطبيق والظروف البيئية المحددة.
وقت النشر: ٢٩ أكتوبر ٢٠٢٤