Метилцелулозата (MC) е вид целулозен етер. Целулозните етерни съединения са производни, получени чрез химическа модификация на естествена целулоза, а метилцелулозата е важно целулозно производно, образувано чрез метилиране (метилово заместване) на хидроксилната част на целулозата. Следователно метилцелулозата е не само производно на целулозата, но и типичен целулозен етер.
1. Получаване на метилцелулоза
Метилцелулозата се получава чрез взаимодействие на целулоза с метилиращ агент (като метил хлорид или диметил сулфат) при алкални условия за метилиране на хидроксилната част на целулозата. Тази реакция протича главно върху хидроксилните групи в позициите С2, С3 и С6 на целулозата, за да се образува метилцелулоза с различни степени на заместване. Реакционният процес е както следва:
Целулозата (полизахарид, съставен от глюкозни единици) първо се активира при алкални условия;
След това се въвежда метилиращ агент, за да се подложи на реакция на етерификация, за да се получи метилцелулоза.
Този метод може да произведе метилцелулозни продукти с различен вискозитет и свойства на разтворимост чрез регулиране на реакционните условия и степента на метилиране.
2. Свойства на метилцелулозата
Метилцелулозата има следните основни свойства:
Разтворимост: За разлика от естествената целулоза, метилцелулозата може да се разтвори в студена вода, но не и в гореща вода. Това е така, защото въвеждането на метилови заместители разрушава водородните връзки между целулозните молекули, като по този начин намалява нейната кристалност. Метилцелулозата образува прозрачен разтвор във вода и проявява характеристики на желиране при високи температури, т.е. разтворът се сгъстява при нагряване и възвръща течливостта си след охлаждане.
Нетоксичност: Метилцелулозата е нетоксична и не се абсорбира от човешката храносмилателна система. Поради това често се използва в хранителни и фармацевтични добавки като сгъстител, емулгатор и стабилизатор.
Регулиране на вискозитета: Метилцелулозата има добри свойства за регулиране на вискозитета и нейният вискозитет на разтвора е свързан с концентрацията на разтвора и молекулното тегло. Чрез контролиране на степента на заместване в реакцията на етерификация могат да бъдат получени метилцелулозни продукти с различни диапазони на вискозитет.
3. Използване на метилцелулоза
Благодарение на своите уникални физични и химични свойства, метилцелулозата се използва широко в много индустрии.
3.1 Хранителна промишленост
Метилцелулозата е често срещана хранителна добавка, използвана в различни обработки на храни, главно като сгъстител, емулгатор и стабилизатор. Тъй като метилцелулозата може да желира при нагряване и да възстанови течливостта след охлаждане, тя често се използва в замразени храни, печива и супи. В допълнение, нискокалоричният характер на метилцелулозата я прави важна съставка в някои нискокалорични хранителни формули.
3.2 Фармацевтична и медицинска промишленост
Метилцелулозата се използва широко във фармацевтичната индустрия, особено в производството на таблетки, като ексципиент и свързващо вещество. Благодарение на добрата си способност за регулиране на вискозитета, той може ефективно да подобри механичната якост и свойствата на разпадане на таблетките. В допълнение, метилцелулозата се използва и като компонент на изкуствена сълза в офталмологията за лечение на сухи очи.
3.3 Строителство и индустрия за материали
Сред строителните материали метилцелулозата се използва широко в цимент, гипс, покрития и лепила като сгъстител, водоудържател и образуващ филм. Благодарение на доброто си задържане на вода, метилцелулозата може да подобри течливостта и оперативността на строителните материали и да избегне образуването на пукнатини и кухини.
3.4 Козметична индустрия
Метилцелулозата също така често се използва в козметичната индустрия като сгъстител и стабилизатор за подпомагане образуването на дълготрайни емулсии и гелове. Може да подобри усещането на продукта и да засили овлажняващия ефект. Той е хипоалергичен и мек и е подходящ за чувствителна кожа.
4. Сравнение на метилцелулоза с други целулозни етери
Целулозните етери са голямо семейство. В допълнение към метилцелулозата има също етил целулоза (EC), хидроксипропил метилцелулоза (HPMC), хидроксиетил целулоза (HEC) и други видове. Основната им разлика е в вида и степента на заместване на заместителите в целулозната молекула, което определя тяхната разтворимост, вискозитет и области на приложение.
Метилцелулоза срещу хидроксипропил метилцелулоза (НРМС): HPMC е подобрена версия на метилцелулозата. В допълнение към метиловия заместител се въвежда и хидроксипропил, което прави разтворимостта на HPMC по-разнообразна. HPMC може да се разтвори в по-широк температурен диапазон и неговата температура на термично желиране е по-висока от тази на метилцелулозата. Следователно, в производството на строителни материали и фармацевтичната промишленост HPMC има по-широк спектър от приложения.
Метилцелулоза срещу етилцелулоза (EC): Етилцелулозата е неразтворима във вода, но е разтворима в органични разтворители. Често се използва в мембранни материали с продължително освобождаване за покрития и лекарства. Метилцелулозата е разтворима в студена вода и се използва главно като сгъстител и водозадържащ агент. Областите му на приложение са различни от тези на етилцелулозата.
5. Тенденция на развитие на целулозните етери
С нарастващото търсене на устойчиви материали и екологични химикали, съединенията на целулозния етер, включително метилцелулозата, постепенно се превръщат във важен компонент на екологично чисти материали. Извлича се от естествени растителни влакна, възобновяем е и може да се разгради естествено в околната среда. В бъдеще областите на приложение на целулозните етери могат да бъдат допълнително разширени, като например в нова енергия, зелени сгради и биомедицина.
Като вид целулозен етер, метилцелулозата се използва широко в много индустрии поради своите уникални физични и химични свойства. Той не само има добра разтворимост, нетоксичност и добра способност за регулиране на вискозитета, но също така играе важна роля в храните, медицината, строителството и козметиката. В бъдеще, с нарастващото търсене на екологично чисти материали, перспективите за приложение на метилцелулозата ще бъдат по-широки.
Време на публикуване: 23 октомври 2024 г