Metilceluloze (MC) ir celulozes ētera veids. Celulozes ētera savienojumi ir atvasinājumi, kas iegūti, ķīmiski modificējot dabisko celulozi, un metilceluloze ir svarīgs celulozes atvasinājums, kas veidojas, metilējot (metil-aizvietojot) celulozes hidroksilgrupu. Tāpēc metilceluloze ir ne tikai celulozes atvasinājums, bet arī tipisks celulozes ēteris.
1. Metilcelulozes sagatavošana
Metilceluloze tiek iegūta, celulozes reakcijā ar metilēšanas līdzekli (piemēram, metilhlorīdu vai dimetilsulfātu) sārmainos apstākļos, lai metilētu celulozes hidroksilgrupu. Šī reakcija galvenokārt notiek uz hidroksilgrupām celulozes C2, C3 un C6 pozīcijās, veidojot metilcelulozi ar dažādu aizvietošanas pakāpi. Reakcijas process ir šāds:
Celuloze (polisaharīds, kas sastāv no glikozes vienībām) vispirms tiek aktivizēts sārmainos apstākļos;
Pēc tam tiek ievadīts metilēšanas līdzeklis, lai veiktu ēterizācijas reakciju, lai iegūtu metilcelulozi.
Ar šo metodi var iegūt metilcelulozes produktus ar dažādu viskozitāti un šķīdības īpašībām, regulējot reakcijas apstākļus un metilēšanas pakāpi.
2. Metilcelulozes īpašības
Metilcelulozei ir šādas galvenās īpašības:
Šķīdība: Atšķirībā no dabiskās celulozes, metilcelulozi var izšķīdināt aukstā ūdenī, bet ne karstā ūdenī. Tas ir tāpēc, ka metila aizstājēju ieviešana iznīcina ūdeņraža saites starp celulozes molekulām, tādējādi samazinot tās kristāliskumu. Metilceluloze veido caurspīdīgu šķīdumu ūdenī un uzrāda želejas īpašības augstās temperatūrās, tas ir, šķīdums sabiezē sildot un pēc atdzesēšanas atgūst plūstamību.
Netoksicitāte: metilceluloze nav toksiska, un to neuzsūc cilvēka gremošanas sistēma. Tāpēc to bieži izmanto pārtikas un farmācijas piedevās kā biezinātāju, emulgatoru un stabilizatoru.
Viskozitātes regulēšana: Metilcelulozei ir labas viskozitātes regulēšanas īpašības, un tās šķīduma viskozitāte ir saistīta ar šķīduma koncentrāciju un molekulmasu. Kontrolējot aizvietošanas pakāpi ēterizācijas reakcijā, var iegūt metilcelulozes produktus ar dažādiem viskozitātes diapazoniem.
3. Metilcelulozes izmantošanas veidi
Pateicoties tās unikālajām fizikālajām un ķīmiskajām īpašībām, metilceluloze ir plaši izmantota daudzās nozarēs.
3.1. Pārtikas rūpniecība
Metilceluloze ir izplatīta pārtikas piedeva, ko izmanto dažādās pārtikas pārstrādēs, galvenokārt kā biezinātājs, emulgators un stabilizators. Tā kā metilceluloze karsējot var saželēt un pēc atdzesēšanas atjaunot plūstamību, to bieži izmanto saldētu pārtiku, maizes izstrādājumos un zupās. Turklāt metilcelulozes zemo kaloriju saturs padara to par svarīgu sastāvdaļu dažās mazkaloriju pārtikas formulās.
3.2. Farmācijas un medicīnas nozare
Metilceluloze tiek plaši izmantota farmācijas rūpniecībā, īpaši tablešu ražošanā, kā palīgvielu un saistvielu. Pateicoties labajai viskozitātes regulēšanas spējai, tas var efektīvi uzlabot tablešu mehānisko izturību un sadalīšanās īpašības. Turklāt metilceluloze tiek izmantota arī kā mākslīgo asaru sastāvdaļa oftalmoloģijā sausu acu ārstēšanai.
3.3. Būvniecība un materiālu rūpniecība
Starp būvmateriāliem metilceluloze tiek plaši izmantota cementā, ģipsi, pārklājumos un līmēs kā biezinātājs, ūdens aizturētājs un plēves veidotājs. Pateicoties labajai ūdens aizturei, metilceluloze var uzlabot būvmateriālu plūstamību un darbināmību un novērst plaisu un tukšumu veidošanos.
3.4. Kosmētikas rūpniecība
Metilceluloze parasti tiek izmantota arī kosmētikas rūpniecībā kā biezinātājs un stabilizators, kas palīdz veidot ilgstošas emulsijas un želejas. Tas var uzlabot produkta sajūtu un uzlabot mitrinošo efektu. Tas ir hipoalerģisks un maigs, un ir piemērots jutīgai ādai.
4. Metilcelulozes salīdzinājums ar citiem celulozes ēteriem
Celulozes ēteri ir liela ģimene. Papildus metilcelulozei ir arī etilceluloze (EC), hidroksipropilmetilceluloze (HPMC), hidroksietilceluloze (HEC) un citi veidi. To galvenā atšķirība ir celulozes molekulas aizvietotāju aizvietošanas veids un pakāpe, kas nosaka to šķīdību, viskozitāti un pielietojuma apgabalus.
Metilceluloze vs hidroksipropilmetilceluloze (HPMC): HPMC ir uzlabota metilcelulozes versija. Papildus metila aizvietotājam tiek ieviests arī hidroksipropils, kas padara HPMC šķīdību daudzveidīgāku. HPMC var izšķīdināt plašākā temperatūras diapazonā, un tā termiskās želejas temperatūra ir augstāka nekā metilcelulozes temperatūra. Tāpēc būvmateriālu un farmācijas nozarē HPMC ir plašāks pielietojuma klāsts.
Metilceluloze vs etilceluloze (EC): Etilceluloze nešķīst ūdenī, bet šķīst organiskajos šķīdinātājos. To bieži izmanto ilgstošas darbības membrānas materiālos pārklājumiem un zālēm. Metilceluloze šķīst aukstā ūdenī, un to galvenokārt izmanto kā biezinātāju un ūdeni aizturošu līdzekli. Tās lietošanas jomas atšķiras no etilcelulozes lietošanas.
5. Celulozes ēteru attīstības tendence
Pieaugot pieprasījumam pēc ilgtspējīgiem materiāliem un zaļām ķīmiskām vielām, celulozes ētera savienojumi, tostarp metilceluloze, pakāpeniski kļūst par nozīmīgu videi draudzīgu materiālu sastāvdaļu. Tas ir iegūts no dabīgām augu šķiedrām, ir atjaunojams un var dabiski noārdīties vidē. Nākotnē celulozes ēteru pielietojuma jomas var tikt vēl vairāk paplašinātas, piemēram, jaunā enerģētikā, zaļajās ēkās un biomedicīnā.
Kā celulozes ētera veidu metilceluloze tiek plaši izmantota daudzās nozarēs tās unikālo fizikālo un ķīmisko īpašību dēļ. Tam ir ne tikai laba šķīdība, netoksicitāte un laba viskozitātes regulēšanas spēja, bet arī tai ir svarīga loma pārtikā, medicīnā, celtniecībā un kosmētikā. Nākotnē, pieaugot pieprasījumam pēc videi draudzīgiem materiāliem, metilcelulozes pielietojuma perspektīvas būs plašākas.
Izlikšanas laiks: 2024. gada 23. oktobris