Methylcelulóza (MC) je druh éteru celulózy. Sloučeniny etheru celulózy jsou deriváty získané chemickou modifikací přírodní celulózy a methylcelulóza je důležitý derivát celulózy vznikající methylací (methylovou substitucí) hydroxylové části celulózy. Methylcelulóza tedy není pouze derivát celulózy, ale také typický éter celulózy.
1. Příprava methylcelulózy
Methylcelulóza se připravuje reakcí celulózy s methylačním činidlem (jako je methylchlorid nebo dimethylsulfát) za alkalických podmínek, aby se methylovala hydroxylová část celulózy. Tato reakce probíhá hlavně na hydroxylových skupinách v polohách C2, C3 a C6 celulózy za vzniku methylcelulózy s různým stupněm substituce. Proces reakce je následující:
Celulóza (polysacharid složený z glukózových jednotek) se nejprve aktivuje za alkalických podmínek;
Potom se zavede methylační činidlo, které podstoupí etherifikační reakci za získání methylcelulózy.
Tento způsob může produkovat methylcelulózové produkty s různými viskozitami a vlastnostmi rozpustnosti regulací reakčních podmínek a stupně methylace.
2. Vlastnosti methylcelulózy
Methylcelulóza má následující hlavní vlastnosti:
Rozpustnost: Na rozdíl od přírodní celulózy lze methylcelulózu rozpustit ve studené vodě, ale ne v horké vodě. Je to proto, že zavedení methylových substituentů ničí vodíkové vazby mezi molekulami celulózy, čímž se snižuje její krystalinita. Methylcelulóza tvoří ve vodě průhledný roztok a při vysokých teplotách vykazuje vlastnosti gelovatění, to znamená, že roztok při zahřívání houstne a po ochlazení znovu získá tekutost.
Netoxicita: Methylcelulóza je netoxická a není absorbována lidským trávicím systémem. Proto se často používá v potravinářských a farmaceutických přísadách jako zahušťovadlo, emulgátor a stabilizátor.
Regulace viskozity: Methylcelulóza má dobré vlastnosti regulace viskozity a její viskozita roztoku souvisí s koncentrací roztoku a molekulovou hmotností. Řízením stupně substituce v etherifikační reakci lze získat methylcelulózové produkty s různými rozmezími viskozity.
3. Použití methylcelulózy
Díky svým jedinečným fyzikálním a chemickým vlastnostem je methylcelulóza široce používána v mnoha průmyslových odvětvích.
3.1 Potravinářský průmysl
Methylcelulóza je běžná potravinářská přídatná látka používaná při různých zpracováních potravin, hlavně jako zahušťovadlo, emulgátor a stabilizátor. Vzhledem k tomu, že methylcelulóza může při zahřátí gelovatět a po ochlazení obnovit tekutost, často se používá v mražených potravinách, pečivu a polévkách. Nízkokalorická povaha methylcelulózy z ní navíc dělá důležitou složku některých nízkokalorických potravin.
3.2 Farmaceutický a lékařský průmysl
Methylcelulóza je široce používána ve farmaceutickém průmyslu, zejména při výrobě tablet, jako pomocná látka a pojivo. Díky své dobré schopnosti upravovat viskozitu může účinně zlepšit mechanickou pevnost a dezintegrační vlastnosti tablet. Kromě toho se methylcelulóza používá také jako složka umělých slz v oftalmologii k léčbě suchých očí.
3.3 Stavebnictví a průmysl materiálů
Ze stavebních materiálů je methylcelulóza široce používána v cementu, sádře, nátěrech a lepidlech jako zahušťovadlo, zadržovač vody a filmotvorný prostředek. Díky své dobré retenci vody může methylcelulóza zlepšit tekutost a provozuschopnost konstrukčních materiálů a zabránit tvorbě trhlin a dutin.
3.4 Kosmetický průmysl
Methylcelulóza se také běžně používá v kosmetickém průmyslu jako zahušťovadlo a stabilizátor, který pomáhá vytvářet dlouhotrvající emulze a gely. Může zlepšit pocit z produktu a zvýšit hydratační účinek. Je hypoalergenní a jemný a je vhodný pro citlivou pokožku.
4. Srovnání methylcelulózy s jinými ethery celulózy
Celulózové ethery jsou velká rodina. Kromě methylcelulózy existují také ethylcelulóza (EC), hydroxypropylmethylcelulóza (HPMC), hydroxyethylcelulóza (HEC) a další typy. Jejich hlavní rozdíl spočívá v typu a stupni substituce substituentů na molekule celulózy, který určuje jejich rozpustnost, viskozitu a aplikační oblasti.
Methylcelulóza vs. Hydroxypropylmethylcelulóza (HPMC): HPMC je vylepšená verze methylcelulózy. Kromě methylového substituentu je také zaveden hydroxypropyl, což činí rozpustnost HPMC rozmanitější. HPMC se může rozpouštět v širším teplotním rozmezí a teplota jeho tepelné gelace je vyšší než u methylcelulózy. Proto má HPMC ve stavebních materiálech a farmaceutickém průmyslu širší rozsah aplikací.
Methylcelulóza vs ethylcelulóza (EC): Ethylcelulóza je nerozpustná ve vodě, ale rozpustná v organických rozpouštědlech. Často se používá v membránových materiálech s postupným uvolňováním pro povlaky a léky. Methylcelulóza je rozpustná ve studené vodě a používá se hlavně jako zahušťovadlo a činidlo zadržující vodu. Oblasti použití se liší od oblastí použití ethylcelulózy.
5. Vývojový trend etherů celulózy
S rostoucí poptávkou po udržitelných materiálech a zelených chemikáliích se sloučeniny éteru celulózy, včetně methylcelulózy, postupně stávají důležitou součástí materiálů šetrných k životnímu prostředí. Je odvozen z přírodních rostlinných vláken, je obnovitelný a může být přirozeně degradován v životním prostředí. V budoucnu mohou být oblasti použití éterů celulózy dále rozšiřovány, například v nové energetice, zelených budovách a biomedicíně.
Jako typ éteru celulózy je methylcelulóza široce používána v mnoha průmyslových odvětvích díky svým jedinečným fyzikálním a chemickým vlastnostem. Má nejen dobrou rozpustnost, netoxicitu a dobrou schopnost upravovat viskozitu, ale hraje také důležitou roli v potravinářství, medicíně, stavebnictví a kosmetice. V budoucnu, s rostoucí poptávkou po materiálech šetrných k životnímu prostředí, budou vyhlídky použití methylcelulózy širší.
Čas odeslání: 23. října 2024