Modificação de eterificação da celulose

01. Introdução da celulose

A celulose é um polissacarídeo macromolecular composto de glicose. Insolúvel em água e na maioria dos solventes orgânicos, é o principal componente da parede celular vegetal, sendo também o polissacarídeo mais abundante e amplamente distribuído na natureza.

A celulose é o recurso renovável mais abundante na Terra, sendo também o polímero natural com maior acumulação. Possui as vantagens de ser renovável, completamente biodegradável e apresentar boa biocompatibilidade.

02. Razões para modificar a celulose

As macromoléculas de celulose contêm um grande número de grupos -OH. Devido ao efeito das ligações de hidrogênio, a força entre as macromoléculas é relativamente grande, o que leva a uma grande entalpia de fusão △H; por outro lado, as macromoléculas de celulose possuem estruturas cíclicas. Assim como a estrutura cíclica, a rigidez da cadeia molecular é maior, o que leva a uma menor variação da entropia de fusão ΔS. Esses dois fatores fazem com que a temperatura da celulose fundida (= △H / △S) seja mais alta e a temperatura de decomposição da celulose seja relativamente baixa. Portanto, quando a celulose é aquecida a uma determinada temperatura, as fibras se formam, indicando que a celulose já se decompôs antes de começar a fundir. Consequentemente, o processamento de materiais celulósicos não pode ser feito pelo método de fusão seguida de moldagem.

03. Significado da modificação da celulose

Com o esgotamento gradual dos recursos fósseis e os problemas ambientais cada vez mais graves causados ​​pelos resíduos têxteis de fibras químicas, o desenvolvimento e a utilização de materiais de fibras naturais renováveis ​​tornaram-se um dos principais focos de atenção. A celulose é o recurso natural renovável mais abundante na natureza. Possui excelentes propriedades, como boa higroscopicidade, propriedades antiestáticas, alta permeabilidade ao ar, boa capacidade de tingimento, conforto ao vestir, facilidade de processamento têxtil e biodegradabilidade. Essas características são incomparáveis ​​às das fibras químicas.

As moléculas de celulose contêm um grande número de grupos hidroxila, que formam facilmente ligações de hidrogênio intramoleculares e intermoleculares, e se decompõem em altas temperaturas sem fundir. No entanto, a celulose possui boa reatividade, e suas ligações de hidrogênio podem ser rompidas por modificação química ou reação de enxertia, o que pode reduzir efetivamente seu ponto de fusão. Como um produto industrial diversificado, é amplamente utilizada em têxteis, separação por membranas, plásticos, tabaco e revestimentos.

04. Modificação de eterificação da celulose

O éter de celulose é um tipo de derivado da celulose obtido por meio da modificação da celulose por eterificação. É amplamente utilizado devido às suas excelentes propriedades de espessamento, emulsificação, suspensão, formação de filmes, proteção coloidal, retenção de umidade e adesão. É empregado nas indústrias alimentícia, farmacêutica, de papel, de tintas, de materiais de construção, entre outras.

A eterificação da celulose é uma série de derivados produzidos pela reação dos grupos hidroxila na cadeia molecular da celulose com agentes alquilantes em condições alcalinas. O consumo dos grupos hidroxila reduz o número de ligações de hidrogênio intermoleculares, diminuindo as forças intermoleculares e, consequentemente, melhorando a estabilidade térmica da celulose, o desempenho de processamento dos materiais e, ao mesmo tempo, reduzindo o ponto de fusão da celulose.

Exemplos de efeitos da modificação por eterificação em outras funções da celulose:

Utilizando algodão refinado como matéria-prima básica, os pesquisadores empregaram um processo de eterificação em uma única etapa para preparar éter complexo de carboximetil-hidroxipropilcelulose com reação uniforme, alta viscosidade, boa resistência a ácidos e a sais, por meio de reações de alcalinização e eterificação. O carboximetil-hidroxipropilcelulose produzido por esse processo apresenta boa resistência a sais, ácidos e solubilidade. Variando-se as proporções de óxido de propileno e ácido cloroacético, foi possível obter produtos com diferentes teores de carboximetil e hidroxipropil. Os resultados dos testes demonstraram que o carboximetil-hidroxipropilcelulose produzido pelo método em uma única etapa apresenta um ciclo de produção curto, baixo consumo de solventes e excelente resistência a sais monovalentes e divalentes, além de boa resistência a ácidos.

05. Perspectiva da modificação da eterificação da celulose

A celulose é uma importante matéria-prima química, abundante em recursos, verde, ambientalmente amigável e renovável. Os derivados da modificação por eterificação da celulose apresentam excelente desempenho, ampla gama de aplicações e ótimos resultados, atendendo em grande medida às necessidades da economia nacional e do desenvolvimento social. Com o contínuo progresso tecnológico e a comercialização futura, a industrialização das matérias-primas e dos métodos de síntese de derivados de celulose permitirá uma utilização mais plena e uma gama ainda maior de aplicações.