Metylcellulose (MC) er en type celluloseeter. Celluloseeterforbindelser er derivater oppnådd ved kjemisk modifisering av naturlig cellulose, og metylcellulose er et viktig cellulosederivat dannet ved metylering (metylsubstitusjon) hydroksyldelen av cellulose. Derfor er metylcellulose ikke bare et cellulosederivat, men også en typisk celluloseeter.
1. Fremstilling av metylcellulose
Metylcellulose fremstilles ved å reagere cellulose med et metyleringsmiddel (som metylklorid eller dimetylsulfat) under alkaliske forhold for å metylere hydroksyldelen av cellulose. Denne reaksjonen skjer hovedsakelig på hydroksylgruppene i C2-, C3- og C6-posisjonene til cellulose for å danne metylcellulose med forskjellige grader av substitusjon. Reaksjonsprosessen er som følger:
Cellulose (et polysakkarid sammensatt av glukoseenheter) aktiveres først under alkaliske forhold;
Deretter introduseres et metyleringsmiddel for å gjennomgå en foretringsreaksjon for å oppnå metylcellulose.
Denne metoden kan produsere metylcelluloseprodukter med ulike viskositeter og løselighetsegenskaper ved å regulere reaksjonsbetingelsene og graden av metylering.
2. Egenskaper til metylcellulose
Metylcellulose har følgende hovedegenskaper:
Løselighet: I motsetning til naturlig cellulose kan metylcellulose løses i kaldt vann, men ikke i varmt vann. Dette er fordi introduksjonen av metylsubstituenter ødelegger hydrogenbindingene mellom cellulosemolekyler, og reduserer dermed krystalliniteten. Metylcellulose danner en gjennomsiktig løsning i vann og viser geldannelsesegenskaper ved høye temperaturer, det vil si at løsningen tykner når den varmes opp og gjenvinner flyt etter avkjøling.
Ikke-toksisitet: Metylcellulose er ikke-giftig og absorberes ikke av det menneskelige fordøyelsessystemet. Derfor brukes det ofte i mat og farmasøytiske tilsetningsstoffer som fortykningsmiddel, emulgator og stabilisator.
Viskositetsregulering: Metylcellulose har gode viskositetsregulerende egenskaper, og løsningens viskositet er relatert til løsningens konsentrasjon og molekylvekt. Ved å kontrollere substitusjonsgraden i foretringsreaksjonen kan metylcelluloseprodukter med forskjellige viskositetsområder oppnås.
3. Bruk av metylcellulose
På grunn av sine unike fysiske og kjemiske egenskaper, har metylcellulose blitt mye brukt i mange bransjer.
3.1 Næringsmiddelindustri
Metylcellulose er et vanlig mattilsetningsstoff som brukes i en rekke matvareforedling, hovedsakelig som fortykningsmiddel, emulgator og stabilisator. Siden metylcellulose kan gelere ved oppvarming og gjenopprette flyten etter avkjøling, brukes den ofte i frossenmat, bakevarer og supper. I tillegg gjør den kalorifattige naturen til metylcellulose den til en viktig ingrediens i noen kalorifattige matformler.
3.2 Farmasøytisk og medisinsk industri
Metylcellulose er mye brukt i farmasøytisk industri, spesielt i tablettproduksjon, som hjelpestoff og bindemiddel. På grunn av sin gode viskositetsjusteringsevne, kan den effektivt forbedre den mekaniske styrken og desintegreringsegenskapene til tabletter. I tillegg brukes metylcellulose også som en kunstig tårekomponent i oftalmologi for å behandle tørre øyne.
3.3 Bygge- og materialindustri
Blant byggematerialer er metylcellulose mye brukt i sement, gips, belegg og lim som fortykningsmiddel, vannbeholder og filmdanner. På grunn av sin gode vannretensjon, kan metylcellulose forbedre flyten og brukbarheten til byggematerialer og unngå dannelse av sprekker og tomrom.
3.4 Kosmetisk industri
Metylcellulose er også ofte brukt i kosmetikkindustrien som et fortykningsmiddel og stabilisator for å bidra til å danne langvarige emulsjoner og geler. Det kan forbedre følelsen av produktet og forbedre den fuktighetsgivende effekten. Den er hypoallergen og mild, og passer for sensitiv hud.
4. Sammenligning av metylcellulose med andre celluloseetere
Celluloseetere er en stor familie. I tillegg til metylcellulose finnes det også etylcellulose (EC), hydroksypropylmetylcellulose (HPMC), hydroksyetylcellulose (HEC) og andre typer. Hovedforskjellen deres ligger i typen og graden av substitusjon av substituenter på cellulosemolekylet, som bestemmer deres løselighet, viskositet og bruksområde.
Metylcellulose vs hydroksypropylmetylcellulose (HPMC): HPMC er en forbedret versjon av metylcellulose. I tillegg til metylsubstituenten, introduseres også hydroksypropyl, noe som gjør løseligheten til HPMC mer mangfoldig. HPMC kan oppløses i et bredere temperaturområde, og dens termiske geleringstemperatur er høyere enn for metylcellulose. Derfor, i byggemateriale- og farmasøytisk industri, har HPMC et bredere spekter av bruksområder.
Metylcellulose vs etylcellulose (EC): Etylcellulose er uløselig i vann, men løselig i organiske løsemidler. Det brukes ofte i membranmaterialer med vedvarende frigjøring for belegg og medikamenter. Metylcellulose er løselig i kaldt vann og brukes hovedsakelig som fortykningsmiddel og vannholdende middel. Bruksområdene er forskjellige fra etylcellulose.
5. Utviklingstrend av celluloseetere
Med den økende etterspørselen etter bærekraftige materialer og grønne kjemikalier, blir celluloseeterforbindelser, inkludert metylcellulose, gradvis en viktig komponent i miljøvennlige materialer. Det er avledet fra naturlige plantefibre, er fornybart og kan naturlig brytes ned i miljøet. I fremtiden kan bruksområdene for celluloseetere bli ytterligere utvidet, for eksempel innen ny energi, grønne bygg og biomedisin.
Som en type celluloseeter er metylcellulose mye brukt i mange bransjer på grunn av dens unike fysiske og kjemiske egenskaper. Det har ikke bare god løselighet, ikke-toksisitet og god viskositetsjusteringsevne, men spiller også en viktig rolle i mat, medisin, konstruksjon og kosmetikk. I fremtiden, med den økende etterspørselen etter miljøvennlige materialer, vil applikasjonsutsiktene for metylcellulose bli bredere.
Innleggstid: 23. oktober 2024