Modificación por eterificación de la celulosa

01. Introducción de la celulosa

La celulosa es un polisacárido macromolecular compuesto de glucosa. Es insoluble en agua y en disolventes orgánicos comunes. Es el componente principal de la pared celular vegetal y, además, el polisacárido más abundante y extendido en la naturaleza.

La celulosa es el recurso renovable más abundante en la Tierra y también el polímero natural con mayor acumulación. Presenta las ventajas de ser renovable, completamente biodegradable y tener buena biocompatibilidad.

02. Razones para modificar la celulosa

Las macromoléculas de celulosa contienen un gran número de grupos -OH. Debido al efecto de los enlaces de hidrógeno, la fuerza entre las macromoléculas es relativamente grande, lo que dará lugar a una gran entalpía de fusión △H; por otro lado, hay anillos en las macromoléculas de celulosa. Al igual que la estructura, la rigidez de la cadena molecular es mayor, lo que dará lugar a un menor cambio de entropía de fusión ΔS. Estas dos razones hacen que la temperatura de la celulosa fundida (= △H / △S) sea más alta, y la temperatura de descomposición de la celulosa es relativamente baja. Por lo tanto, cuando la celulosa se calienta a cierta temperatura, aparecerá el fenómeno de que la celulosa se ha descompuesto antes de comenzar a fundirse, por lo que el procesamiento de materiales de celulosa no puede adoptar el método de primero fundir y luego moldear.

03. Importancia de la modificación de la celulosa

Con el agotamiento gradual de los recursos fósiles y los problemas ambientales cada vez más graves causados ​​por los residuos textiles de fibras químicas, el desarrollo y la utilización de materiales de fibras naturales renovables se ha convertido en uno de los temas de mayor interés. La celulosa es el recurso natural renovable más abundante en la naturaleza. Posee excelentes propiedades, como buena higroscopicidad, propiedades antiestáticas, alta permeabilidad al aire, buena capacidad de teñido, comodidad, facilidad de procesamiento textil y biodegradabilidad. Sus características son incomparables con las de las fibras químicas.

Las moléculas de celulosa contienen un gran número de grupos hidroxilo, que forman fácilmente enlaces de hidrógeno intramoleculares e intermoleculares y se descomponen a altas temperaturas sin fundirse. Sin embargo, la celulosa posee buena reactividad, y sus enlaces de hidrógeno pueden romperse mediante modificación química o reacción de injerto, lo que reduce eficazmente su punto de fusión. Como producto industrial, se utiliza ampliamente en textiles, separación por membranas, plásticos, tabaco y recubrimientos.

04. Modificación por eterificación de la celulosa

El éter de celulosa es un derivado de la celulosa que se obtiene mediante la modificación por eterificación de la celulosa. Se utiliza ampliamente debido a sus excelentes propiedades espesantes, emulsionantes, de suspensión, formadoras de película, coloides protectores, de retención de humedad y de adhesión. Se emplea en la industria alimentaria, farmacéutica, papelera, de pinturas y de materiales de construcción, entre otras.

La eterificación de la celulosa consiste en la obtención de una serie de derivados mediante la reacción de los grupos hidroxilo de la cadena molecular de la celulosa con agentes alquilantes en condiciones alcalinas. El consumo de grupos hidroxilo reduce el número de enlaces de hidrógeno intermoleculares, disminuyendo así las fuerzas intermoleculares y, por consiguiente, mejorando la estabilidad térmica de la celulosa, optimizando su procesamiento y reduciendo su punto de fusión.

Ejemplos de efectos de la modificación por eterificación en otras funciones de la celulosa:

Utilizando algodón refinado como materia prima básica, los investigadores emplearon un proceso de eterificación en un solo paso para preparar éter complejo de carboximetilhidroxipropilcelulosa con reacción uniforme, alta viscosidad, buena resistencia a ácidos y sales mediante reacciones de alcalinización y eterificación. Mediante este proceso, la carboximetilhidroxipropilcelulosa obtenida presenta buena resistencia a sales, ácidos y solubilidad. Al variar las cantidades relativas de óxido de propileno y ácido cloroacético, se pueden preparar productos con diferentes contenidos de carboximetilo e hidroxipropilo. Los resultados de las pruebas demuestran que la carboximetilhidroxipropilcelulosa producida mediante este método tiene un ciclo de producción corto, bajo consumo de solventes y una excelente resistencia a sales monovalentes y divalentes, así como buena resistencia a ácidos.

05. Perspectivas de modificación por eterificación de la celulosa

La celulosa es una importante materia prima química, abundante, ecológica y renovable. Los derivados de la éterización de la celulosa presentan un excelente rendimiento, una amplia gama de usos y una gran eficacia, satisfaciendo en gran medida las necesidades de la economía nacional y del desarrollo social. Con el continuo progreso tecnológico y la futura comercialización, si se industrializan más las materias primas y los métodos de síntesis de los derivados de la celulosa, se aprovecharán al máximo y se ampliará su gama de aplicaciones.