Metilceluloza (MC) je vrsta celuloznog etera. Celulozni eterski spojevi su derivati dobiveni kemijskom modifikacijom prirodne celuloze, a metilceluloza je važan celulozni derivat koji nastaje metiliranjem (metilnom supstitucijom) hidroksilnog dijela celuloze. Stoga metilceluloza nije samo derivat celuloze, već i tipični celulozni eter.
1. Priprema metilceluloze
Metilceluloza se priprema reakcijom celuloze sa sredstvom za metiliranje (kao što je metil klorid ili dimetil sulfat) u alkalnim uvjetima da se metilira hidroksilni dio celuloze. Ova se reakcija uglavnom odvija na hidroksilnim skupinama na C2, C3 i C6 položajima celuloze da bi nastala metilceluloza s različitim stupnjevima supstitucije. Proces reakcije je sljedeći:
Celuloza (polisaharid sastavljen od jedinica glukoze) najprije se aktivira u alkalnim uvjetima;
Zatim se uvodi sredstvo za metiliranje da se podvrgne reakciji eterifikacije da bi se dobila metilceluloza.
Ova metoda može proizvesti proizvode metilceluloze s različitim svojstvima viskoznosti i topljivosti reguliranjem reakcijskih uvjeta i stupnja metilacije.
2. Svojstva metilceluloze
Metilceluloza ima sljedeća glavna svojstva:
Topivost: Za razliku od prirodne celuloze, metilceluloza se može otopiti u hladnoj, ali ne i u vrućoj vodi. To je zato što uvođenje metilnih supstituenata uništava vodikove veze između molekula celuloze, čime se smanjuje njezina kristalnost. Metilceluloza stvara prozirnu otopinu u vodi i pokazuje svojstva geliranja na visokim temperaturama, odnosno otopina se zgušnjava zagrijavanjem i ponovno dobiva fluidnost nakon hlađenja.
Netoksičnost: Metilceluloza je netoksična i ne apsorbira je ljudski probavni sustav. Stoga se često koristi u prehrambenim i farmaceutskim aditivima kao zgušnjivač, emulgator i stabilizator.
Regulacija viskoznosti: Metilceluloza ima dobra svojstva regulacije viskoznosti, a viskoznost njezine otopine povezana je s koncentracijom otopine i molekularnom težinom. Kontroliranjem stupnja supstitucije u reakciji eterifikacije mogu se dobiti proizvodi metilceluloze s različitim rasponima viskoznosti.
3. Primjena metilceluloze
Zbog svojih jedinstvenih fizičkih i kemijskih svojstava, metilceluloza se široko koristi u mnogim industrijama.
3.1 Prehrambena industrija
Metilceluloza je uobičajeni prehrambeni aditiv koji se koristi u raznim procesima obrade hrane, uglavnom kao zgušnjivač, emulgator i stabilizator. Budući da metilceluloza može gelirati kada se zagrijava i vratiti fluidnost nakon hlađenja, često se koristi u smrznutoj hrani, pekarskim proizvodima i juhama. Osim toga, niskokalorična priroda metilceluloze čini je važnim sastojkom u nekim niskokaloričnim prehrambenim formulama.
3.2 Farmaceutska i medicinska industrija
Metilceluloza se široko koristi u farmaceutskoj industriji, posebice u proizvodnji tableta, kao pomoćna tvar i vezivo. Zbog svoje dobre sposobnosti podešavanja viskoznosti, može učinkovito poboljšati mehaničku čvrstoću i svojstva raspadanja tableta. Osim toga, metilceluloza se također koristi kao komponenta umjetne suze u oftalmologiji za liječenje suhih 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 stvarač filma. Zbog dobrog zadržavanja vode, metilceluloza može poboljšati fluidnost i operativnost građevinskih materijala i izbjeći stvaranje pukotina i šupljina.
3.4 Kozmetička industrija
Metilceluloza se također često koristi u kozmetičkoj industriji kao zgušnjivač i stabilizator koji pomaže u stvaranju dugotrajnih emulzija i gelova. Može poboljšati osjećaj proizvoda i pojačati učinak hidratacije. Hipoalergen je i blag te je pogodan za osjetljivu kožu.
4. Usporedba metilceluloze s ostalim celuloznim eterima
Celulozni eteri su velika obitelj. Osim metilceluloze, postoje i etil celuloza (EC), hidroksipropil metilceluloza (HPMC), hidroksietil celuloza (HEC) i druge vrste. Njihova glavna razlika je u vrsti i stupnju supstitucije supstituenata na molekuli celuloze, što određuje njihovu topljivost, viskoznost i područja primjene.
Metilceluloza naspram hidroksipropil metilceluloze (HPMC): HPMC je poboljšana verzija metilceluloze. Osim metilnog supstituenta, uveden je i hidroksipropil, što čini topljivost HPMC raznolikijom. HPMC se može otopiti u širem rasponu temperatura, a njegova toplinska temperatura geliranja viša je od temperature metilceluloze. Stoga, u industriji građevinskih materijala i farmaceutskoj industriji, HPMC ima širi raspon primjena.
Metilceluloza naspram etil celuloze (EC): Etil celuloza je netopljiva u vodi, ali je topiva u organskim otapalima. Često se koristi u membranskim materijalima s produljenim otpuštanjem za premaze i lijekove. Metil celuloza je topljiva u hladnoj vodi i uglavnom se koristi kao zgušnjivač i sredstvo za zadržavanje vode. Područja njegove primjene razlikuju se od onih etil celuloze.
5. Trend razvoja celuloznih etera
Uz sve veću potražnju za održivim materijalima i zelenim kemikalijama, spojevi celuloznog etera, uključujući metil celulozu, postupno postaju važna komponenta ekološki prihvatljivih materijala. Dobiva se iz prirodnih biljnih vlakana, obnovljiv je i može se prirodno razgraditi u okolišu. U budućnosti bi se područja primjene celuloznih etera mogla dodatno proširiti, primjerice u novoj energiji, zelenim zgradama i biomedicini.
Kao vrsta celuloznog etera, metil celuloza se široko koristi u mnogim industrijama zbog svojih jedinstvenih fizikalnih i kemijskih svojstava. Ne samo da ima dobru topljivost, netoksičnost i dobru sposobnost prilagodbe viskoznosti, već također igra važnu ulogu u hrani, medicini, građevinarstvu i kozmetici. U budućnosti, s povećanjem potražnje za ekološki prihvatljivim materijalima, izgledi za primjenu metil celuloze bit će sve širi.
Vrijeme objave: 23. listopada 2024