Эфіры цэлюлозы

Эфіры цэлюлозы— гэта клас водарастваральных палімерных злучэнняў, якія атрымліваюцца шляхам этэрыфікацыйнай мадыфікацыі натуральнай цэлюлозы. Цэлюлоза — найбольш распаўсюджанае прыроднае палімернае рэчыва на зямлі, якое шырока сустракаецца ў клеткавых сценках раслін. Яе асноўная структура складаецца з глюкозных адзінак, злучаных β-1,4-гліказіднымі сувязямі. Паколькі натуральная цэлюлоза нерастваральная ў вадзе і большасці арганічных растваральнікаў, яе непасрэднае прымяненне абмежаванае. Каб пашырыць яе прадукцыйнасць і выкарыстанне, людзі ўводзяць гідрафільныя або гідрафобныя групы шляхам хімічных мадыфікацый, такіх як рэакцыі этэрыфікацыі, для атрымання вытворных цэлюлозы. Сярод іх эфіры цэлюлозы шырока выкарыстоўваюцца ў будаўніцтве, медыцыне, харчовай прамысловасці, касметыцы, нафтаздабычы і іншых галінах дзякуючы сваёй добрай растваральнасці ў вадзе, плёнкаўтваральным уласцівасцям, адгезіі, біясумяшчальнасці і іншым уласцівасцям.

1. Тыпы эфіраў цэлюлозы

У залежнасці ад тыпу ўведзенай эфірнай групы, эфіры цэлюлозы ў асноўным ўключаюць наступныя тыпы:

1.1Метылцэлюлоза (МЦ):Гэта самы ранні камерцыйны эфір цэлюлозы з добрымі плёнкаўтваральнымі ўласцівасцямі і адгезіяй. Ён часта выкарыстоўваецца ў пакрыццях, клеях і г.д.

1.2Гідраксіпрапілметылцэлюлоза (ГПМЦ):Яго вырабляюць шляхам увядзення гідраксіпрапілавых і метыльных груп. Ён мае лепшае тэрмічнае гелеўтварэнне і растваральнасць. Ён з'яўляецца важным кампанентам фармацэўтычнага пакрыцця таблетак і матэрыялаў з пралангаваным вызваленнем.

1.3Гідраксіэтылцэлюлоза (ГЭЦ):Увядзенне гідраксіэтыльных груп паляпшае растваральнасць і стабільнасць. Шырока выкарыстоўваецца ў латексных фарбах, штодзённых хімічных прадуктах і г.д.

1.4Натрыевая соль карбаксіметылцэлюлозы (КМЦ-Na):Пасля ўвядзення карбаксіметыльных груп цэлюлоза становіцца аніённай і можа выкарыстоўвацца ў якасці загушчальніка харчовых прадуктаў, для вырабу паперы і для бурэння нафтавых свідравін.

1,5Метылгідраксіэтылцэлюлоза (MHEC):Ён спалучае ў сабе характарыстыкі метыльных і гідраксіэтыльных груп і мае добрыя будаўнічыя характарыстыкі. Часта выкарыстоўваецца ў сухіх парашковых будаўнічых матэрыялах, такіх як будаўнічая шпаклёўка і пліткавы клей.

2. Працэс падрыхтоўкі

Атрыманне эфіру цэлюлознага валакна звычайна ўключае два этапы: падшчолчванне і этэрыфікацыю. Спачатку натуральную цэлюлозу апрацоўваюць гідраксідам натрыю для ўтварэння шчолачнай цэлюлозы, а затым рэагуюць з адпаведным этэрыфікуючым агентам (напрыклад, метылхларыдам, аксідам прапілену, хларуцтавай кіслатой і г.д.) для атрымання адпаведнага эфіру цэлюлозы. Умовы рэакцыі (напрыклад, тэмпература, значэнне pH, час і г.д.), а таксама тып і колькасць этэрыфікуючага агента вызначаюць ступень замяшчэння (ЗЗ) і размеркаванне замяшчальнікаў у канчатковым прадукце, тым самым уплываючы на ​​яго характарыстыкі.

3. Характарыстыкі эксплуатацыі

Эфіры цэлюлозы валодаюць наступнымі важнымі ўласцівасцямі:

3.1Растваральнасць у вадзе і загушчэнне:Большасць эфіраў цэлюлозы раствараюцца ў халоднай вадзе з утварэннем празрыстых глейкіх раствораў і з'яўляюцца выдатнымі загушчальнікамі.

Плёнкаўтваральныя ўласцівасці: можа ўтвараць празрыстыя і гнуткія плёнкі на розных паверхнях і шырока выкарыстоўваецца ў пакрыццях і лекавых пакрыццях.

3.2Адгезія:Як клей, ён можа павялічыць трываласць злучэння паміж матэрыяламі.

3.3Затрымка вады:Гэта можа значна палепшыць водаўтрыманне і будаўнічыя характарыстыкі ў такіх сістэмах, як цэментны раствор і гіпс.

3.4Тэрмічнае гелеўтварэнне:Некаторыя эфіры цэлюлозы (напрыклад, ГПМЦ) утвараюць гелі падчас награвання, што дапамагае кантраляваць вызваленне лекаў.

3.5Біясумяшчальнасць і раскладальнасць:Ён нетаксічны, не раздражняе і часткова біяраскладальны, падыходзіць для медыцыны і харчовай прамысловасці.

4. Галіны прымянення

4.1Будаўнічая галіна

У сухіх будаўнічых сумесях, пліткавым клеі, шпаклёўцы, наліўных падлогах і іншых матэрыялах эфір цэлюлозы ў асноўным выкарыстоўваецца ў якасці загушчальніка, водаўтрымліваючага рэчыва і будаўнічага паляпшальніка. Ён можа павысіць эфектыўнасць будаўніцтва, паменшыць расколіны і павялічыць трываласць.

4.2Фармацэўтычная прамысловасць

ГПМЦ і КМЦ-На асабліва распаўсюджаныя ў якасці клею, носьбіта з пралангаваным вызваленнем і пакрывальнага матэрыялу для таблетак. Яны могуць кантраляваць хуткасць вызвалення лекаў і паляпшаць іх стабільнасць.

4.3Харчовая прамысловасць

КМЦ-Na выкарыстоўваецца ў якасці стабілізатара, эмульгатара і загушчальніка ў харчовых прадуктах, такіх як марозіва, жэле, прыправы і г.д., што добра паляпшае смак.

4.4Штодзённыя хімічныя прадукты

Выкарыстоўваецца ў зубной пасце, шампуні, ачышчальніку для твару і іншых прадуктах, выконвае ролю загушчальніка, ўвільгатняльніка, эмульгатара і стабілізатара, асабліва часцей выкарыстоўваюцца ГЭК і ГПМЦ.

4.5Здабыча нафты

Як рэгулятар рэалогіі і агент кантролю фільтрацыі ў буравым растворы, ён павышае эфектыўнасць бурэння і памяншае ўздзеянне на навакольнае асяроддзе.

5. Тэндэнцыі развіцця

З прасоўваннем экалагічных канцэпцый аховы навакольнага асяроддзя і ростам попыту на высокапрадукцыйныя матэрыялы, распрацоўка цэлюлозных эфіраў дэманструе наступныя тэндэнцыі:

Функцыяналізацыя і высокая прадукцыйнасць: паляпшэнне тэрмаўстойлівасці, солеўстойлівасці, кантраляванага вызвалення і іншых уласцівасцей шляхам мадыфікацыі сапалімерызацыі, мадыфікацыі зшывання і іншых сродкаў.

Спалучэнне нанатэхналогій: спалучэнне з нанаматэрыяламі для ўтварэння кампазітных матэрыялаў для паляпшэння іх прадукцыйнасці ў галінах высокага класа прымянення.

Біямедыцынскі кірунак: распрацоўка больш мэтанакіраваных і біясумяшчальных вытворных эфіраў цэлюлозы для тканіннай інжынерыі, мэтанакіраванага вызвалення лекаў і г.д.

Зялёны вытворчы працэс: выкарыстоўвайце экалагічна чыстыя сінтэтычныя шляхі без растваральнікаў, з нізкім спажываннем энергіі і прыдатныя для перапрацоўкі, каб паменшыць уздзеянне на навакольнае асяроддзе.

Як важны вытворны прыроднага палімера,эфір цэлюлозыДзякуючы выдатным характарыстыкам і шырокім перспектывам прымянення, цэлюлоза стала незаменнай функцыянальнай дадаткам у сучасных прамысловых і грамадзянскіх вырабах. У будучыні, з развіццём матэрыялазнаўства і паляпшэннем патрабаванняў аховы навакольнага асяроддзя, тэхналогія атрымання і вобласці прымянення цэлюлозных эфіраў будуць працягваць пашырацца, а таксама будзе паступова вывучацца яе патэнцыял у высокапрадукцыйных будаўнічых матэрыялах, біямедыцыне, разумных матэрыялах і г.д.