Metilceluloza (MC) je vrsta celuloznog etera. Eterska jedinjenja celuloze su derivati dobijeni hemijskom modifikacijom prirodne celuloze, a metilceluloza je važan derivat celuloze koji nastaje metilacijom (metilnom supstitucijom) hidroksilnog dela celuloze. Stoga, metilceluloza nije samo derivat celuloze, već i tipični celulozni etar.
1. Priprema metilceluloze
Metilceluloza se priprema reakcijom celuloze sa sredstvom za metiliranje (kao što je metil hlorid ili dimetil sulfat) u alkalnim uslovima da bi se metilovao hidroksilni deo celuloze. Ova reakcija se uglavnom dešava na hidroksilnim grupama na C2, C3 i C6 pozicijama celuloze da bi se formirala metilceluloza sa različitim stepenom supstitucije. Proces reakcije je sljedeći:
Celuloza (polisaharid sastavljen od jedinica glukoze) se prvo aktivira u alkalnim uslovima;
Zatim se uvodi sredstvo za metiliranje da se podvrgne reakciji eterifikacije kako bi se dobila metilceluloza.
Ova metoda može proizvesti proizvode metilceluloze sa različitim viskozitetima i svojstvima rastvorljivosti regulacijom uslova reakcije i stepena metilacije.
2. Osobine metilceluloze
Metilceluloza ima sljedeća glavna svojstva:
Rastvorljivost: Za razliku od prirodne celuloze, metilceluloza se može otopiti u hladnoj vodi, ali ne i u vrućoj. To je zato što uvođenje metilnih supstituenata uništava vodikove veze između molekula celuloze, čime se smanjuje njena kristalnost. Metilceluloza formira prozirnu otopinu u vodi i pokazuje karakteristike geliranja na visokim temperaturama, odnosno otopina se zgušnjava kada se zagrije, a nakon hlađenja vraća tečnost.
Netoksičnost: metilceluloza je netoksična i ljudski probavni sistem je ne apsorbira. Stoga se često koristi u prehrambenim i farmaceutskim aditivima kao zgušnjivač, emulgator i stabilizator.
Regulacija viskoziteta: Metilceluloza ima dobra svojstva regulacije viskoziteta, a njen viskozitet rastvora je povezan sa koncentracijom rastvora i molekulskom težinom. Kontrolom stepena supstitucije u reakciji eterifikacije mogu se dobiti proizvodi metilceluloze sa različitim rasponima viskoznosti.
3. Upotreba metilceluloze
Zbog svojih jedinstvenih fizičkih i hemijskih svojstava, metilceluloza se široko koristi u mnogim industrijama.
3.1 Prehrambena industrija
Metilceluloza je uobičajeni aditiv za hranu koji se koristi u raznim obradama hrane, uglavnom kao zgušnjivač, emulgator i stabilizator. Budući da metilceluloza može gelirati kada se zagrije i povrati fluidnost nakon hlađenja, često se koristi u smrznutoj hrani, pekarskim proizvodima i supama. Osim toga, niskokalorična priroda metilceluloze čini je važnim sastojkom nekih niskokaloričnih formula hrane.
3.2 Farmaceutska i medicinska industrija
Metilceluloza se široko koristi u farmaceutskoj industriji, posebno u proizvodnji tableta, kao pomoćna tvar i vezivo. Zbog svoje dobre sposobnosti podešavanja viskoziteta, može efikasno poboljšati mehaničku čvrstoću i svojstva dezintegracije tableta. Osim toga, metilceluloza se također koristi kao komponenta umjetne suze u oftalmologiji za liječenje suvih očiju.
3.3 Građevinarstvo i industrija materijala
Među građevinskim materijalima, metilceluloza se široko koristi u cementu, gipsu, premazima i ljepilima kao zgušnjivač, zadržavač vode i formirač filma. Zbog svog dobrog zadržavanja vode, metilceluloza može poboljšati fluidnost i operativnost građevinskih materijala i izbjeći stvaranje pukotina i šupljina.
3.4 Kozmetička industrija
Metilceluloza se također obično koristi u kozmetičkoj industriji kao zgušnjivač i stabilizator koji pomaže u formiranju dugotrajnih emulzija i gelova. Može poboljšati osjećaj proizvoda i pojačati hidratantni učinak. Hipoalergen je i blag, te je pogodan za osjetljivu kožu.
4. Poređenje metilceluloze sa drugim eterima celuloze
Eteri celuloze su velika porodica. Pored metilceluloze, postoje i etil celuloza (EC), hidroksipropil metilceluloza (HPMC), hidroksietil celuloza (HEC) i druge vrste. Njihova glavna razlika leži u vrsti i stepenu supstitucije supstituenata na molekulu celuloze, što određuje njihovu rastvorljivost, viskozitet i područja primene.
Metilceluloza protiv hidroksipropil metilceluloze (HPMC): HPMC je poboljšana verzija metilceluloze. Pored metilnog supstituenta, uvodi se i hidroksipropil, što čini rastvorljivost HPMC raznovrsnijom. HPMC se može otopiti u širem temperaturnom rasponu, a njegova temperatura termičkog geliranja je viša od temperature metilceluloze. Stoga, u industriji građevinskih materijala i farmaceutskoj industriji, HPMC ima širi spektar primjena.
Metilceluloza protiv etil celuloze (EC): Etil celuloza je nerastvorljiva u vodi, ali rastvorljiva u organskim rastvaračima. Često se koristi u membranskim materijalima sa produženim oslobađanjem za premaze i lijekove. Metil celuloza je rastvorljiva u hladnoj vodi i uglavnom se koristi kao zgušnjivač i sredstvo za zadržavanje vode. Područja njegove primjene se razlikuju od područja etil celuloze.
5. Trend razvoja celuloznih etera
Sa sve većom potražnjom za održivim materijalima i zelenim hemikalijama, jedinjenja celuloznog etera, uključujući metil celulozu, postepeno postaju važna komponenta ekološki prihvatljivih materijala. Dobija se od prirodnih biljnih vlakana, obnovljiv je i može se prirodno razgraditi u okolišu. U budućnosti, područja primjene etera celuloze mogu se dodatno proširiti, kao što su nova energija, zelene zgrade i biomedicina.
Kao vrsta celuloznog etera, metil celuloza se široko koristi u mnogim industrijama zbog svojih jedinstvenih fizičkih i hemijskih svojstava. Ne samo da ima dobru rastvorljivost, netoksičnost i dobru sposobnost prilagođavanja viskoznosti, već ima i važnu ulogu u hrani, medicini, građevinarstvu i kozmetici. U budućnosti, sa sve većom potražnjom za ekološki prihvatljivim materijalima, izgledi za primjenu metil celuloze će biti širi.
Vrijeme objave: 23.10.2024