Metyyliselluloosa (MC) on eräänlainen selluloosaeetteri. Selluloosaeetteriyhdisteet ovat johdannaisia, jotka saadaan kemiallisesti modifioimalla luonnon selluloosaa, ja metyyliselluloosa on tärkeä selluloosajohdannainen, joka muodostuu metyloimalla (metyylisubstituutio) selluloosan hydroksyyliosasta. Siksi metyyliselluloosa ei ole vain selluloosajohdannainen, vaan myös tyypillinen selluloosaeetteri.
1. Metyyliselluloosan valmistus
Metyyliselluloosa valmistetaan saattamalla selluloosa reagoimaan metylointiaineen (kuten metyylikloridin tai dimetyylisulfaatin) kanssa alkalisissa olosuhteissa selluloosan hydroksyyliosan metyloimiseksi. Tämä reaktio tapahtuu pääasiassa hydroksyyliryhmissä selluloosan C2-, C3- ja C6-asemissa, jolloin muodostuu metyyliselluloosaa, jolla on eri substituutioaste. Reaktioprosessi on seuraava:
Selluloosa (glukoosiyksiköistä koostuva polysakkaridi) aktivoituu ensin alkalisissa olosuhteissa;
Sitten lisätään metylointiainetta eetteröintireaktion suorittamiseksi metyyliselluloosan saamiseksi.
Tällä menetelmällä voidaan valmistaa metyyliselluloosatuotteita, joilla on erilaiset viskositeetit ja liukoisuusominaisuudet säätelemällä reaktio-olosuhteita ja metylaatioastetta.
2. Metyyliselluloosan ominaisuudet
Metyyliselluloosalla on seuraavat pääominaisuudet:
Liukoisuus: Toisin kuin luonnollinen selluloosa, metyyliselluloosa voidaan liuottaa kylmään veteen, mutta ei kuumaan veteen. Tämä johtuu siitä, että metyylisubstituenttien lisääminen tuhoaa vetysidoksia selluloosamolekyylien välillä, mikä vähentää sen kiteisyyttä. Metyyliselluloosa muodostaa vedessä läpinäkyvän liuoksen, ja sillä on geeliytymisominaisuudet korkeissa lämpötiloissa, eli liuos sakeutuu kuumennettaessa ja saa takaisin juoksevuuden jäähdytyksen jälkeen.
Ei-myrkyllisyys: Metyyliselluloosa on myrkytön, eikä ihmisen ruoansulatusjärjestelmä imeydy. Siksi sitä käytetään usein elintarvike- ja farmaseuttisissa lisäaineissa sakeuttamisaineena, emulgointiaineena ja stabilointiaineena.
Viskositeettisäätö: Metyyliselluloosalla on hyvät viskositeetin säätöominaisuudet ja sen liuosviskositeetti on suhteessa liuoksen pitoisuuteen ja molekyylipainoon. Säätämällä substituutioastetta eetteröintireaktiossa voidaan saada metyyliselluloosatuotteita, joilla on erilaiset viskositeettialueet.
3. Metyyliselluloosan käyttötarkoitukset
Ainutlaatuisten fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksiensa ansiosta metyyliselluloosaa on käytetty laajasti monilla teollisuudenaloilla.
3.1 Elintarviketeollisuus
Metyyliselluloosa on yleinen elintarvikelisäaine, jota käytetään erilaisissa elintarvikkeiden jalostuksessa, pääasiassa sakeuttamisaineena, emulgointiaineena ja stabilointiaineena. Koska metyyliselluloosa voi geeliytyä kuumennettaessa ja palauttaa juoksevuuden jäähdytyksen jälkeen, sitä käytetään usein pakasteruoissa, leivonnaisissa ja keitoissa. Lisäksi metyyliselluloosan vähäkalorinen luonne tekee siitä tärkeän ainesosan joissakin vähäkalorisissa elintarvikevalmisteissa.
3.2 Lääke- ja lääketeollisuus
Metyyliselluloosaa käytetään laajalti lääketeollisuudessa, erityisesti tablettien valmistuksessa, apu- ja sideaineena. Hyvän viskositeetin säätökyvyn ansiosta se voi parantaa tehokkaasti tablettien mekaanista lujuutta ja hajoamisominaisuuksia. Lisäksi metyyliselluloosaa käytetään myös keinotekoisena kyynelkomponenttina silmätautien kuivien silmien hoitoon.
3.3 Rakennus- ja materiaaliteollisuus
Rakennusmateriaaleista metyyliselluloosaa käytetään laajalti sementissä, kipsissä, pinnoitteissa ja liimoissa sakeuttajana, vedenpidätysaineena ja kalvonmuodostajana. Hyvän vedenpidätyskykynsä ansiosta metyyliselluloosa voi parantaa rakennusmateriaalien juoksevuutta ja käytettävyyttä sekä välttää halkeamien ja onteloiden muodostumista.
3.4 Kosmetiikkateollisuus
Metyyliselluloosaa käytetään yleisesti myös kosmetiikkateollisuudessa sakeuttajana ja stabilointiaineena, joka auttaa muodostamaan pitkäkestoisia emulsioita ja geelejä. Se voi parantaa tuotteen tuntua ja tehostaa kosteuttavaa vaikutusta. Se on hypoallergeeninen ja mieto ja sopii herkälle iholle.
4. Metyyliselluloosan vertailu muihin selluloosaeettereihin
Selluloosaeetterit ovat suuri perhe. Metyyliselluloosan lisäksi on olemassa myös etyyliselluloosaa (EC), hydroksipropyylimetyyliselluloosaa (HPMC), hydroksietyyliselluloosaa (HEC) ja muita tyyppejä. Niiden tärkein ero on selluloosamolekyylin substituenttien tyypissä ja substituutioasteessa, mikä määrää niiden liukoisuuden, viskositeetin ja käyttöalueet.
Metyyliselluloosa vs hydroksipropyylimetyyliselluloosa (HPMC): HPMC on parannettu versio metyyliselluloosasta. Metyylisubstituentin lisäksi lisätään myös hydroksipropyyliä, mikä tekee HPMC:n liukoisuudesta monipuolisemman. HPMC voidaan liuottaa laajemmalla lämpötila-alueella, ja sen lämpögeeliytymislämpötila on korkeampi kuin metyyliselluloosan. Siksi HPMC:llä on laajempi valikoima sovelluksia rakennusmateriaali- ja lääketeollisuudessa.
Metyyliselluloosa vs etyyliselluloosa (EC): Etyyliselluloosa ei liukene veteen, mutta liukenee orgaanisiin liuottimiin. Sitä käytetään usein pitkävaikutteisissa kalvomateriaaleissa pinnoitteissa ja lääkkeissä. Metyyliselluloosa liukenee kylmään veteen ja sitä käytetään pääasiassa sakeuttamis- ja vettä pidättävänä aineena. Sen käyttöalueet eroavat etyyliselluloosan käyttöalueista.
5. Selluloosaeetterien kehityssuuntaus
Kestävien materiaalien ja vihreiden kemikaalien kysynnän kasvaessa selluloosaeetteriyhdisteistä, mukaan lukien metyyliselluloosa, on vähitellen tulossa tärkeä osa ympäristöystävällisiä materiaaleja. Se on peräisin luonnollisista kasvikuiduista, on uusiutuvaa ja voi luonnostaan hajota ympäristössä. Tulevaisuudessa selluloosaeettereiden sovellusalueita voidaan laajentaa entisestään esimerkiksi uudessa energiassa, vihreissä rakennuksissa ja biolääketieteessä.
Selluloosaeetterin tyyppinä metyyliselluloosaa käytetään laajasti monilla teollisuudenaloilla ainutlaatuisten fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksiensa vuoksi. Sillä ei ole vain hyvä liukoisuus, myrkyttömyys ja hyvä viskositeetin säätökyky, vaan sillä on myös tärkeä rooli elintarvikkeissa, lääketieteessä, rakentamisessa ja kosmetiikassa. Tulevaisuudessa ympäristöystävällisten materiaalien kysynnän kasvaessa metyyliselluloosan käyttömahdollisuudet ovat laajemmat.
Postitusaika: 23.10.2024