Метилцеллюлоза (МС)
Молекулярная формула метилцеллюлозы (МЦ) следующая:
[C6H7O2(OH)3-h(OCH3)n\]x
Процесс производства заключается в получении эфира целлюлозы путем ряда реакций после обработки очищенного хлопка щелочью, при этом в качестве этерифицирующего агента используется метилхлорид. Как правило, степень замещения составляет 1,6–2,0, а растворимость также различается в зависимости от степени замещения. Он относится к неионогенным эфирам целлюлозы.
Метилцеллюлоза растворима в холодной воде, но плохо растворяется в горячей. Ее водный раствор очень стабилен в диапазоне pH от 3 до 12.
Обладает хорошей совместимостью с крахмалом, гуаровой камедью и многими поверхностно-активными веществами. При достижении температуры гелеобразования происходит гелеобразование.
Водоудерживающая способность метилцеллюлозы зависит от количества добавленного вещества, вязкости, тонкости частиц и скорости растворения.
В целом, если количество добавки велико, тонкость помола мала, а вязкость высока, то степень водоудержания высока. При этом количество добавки оказывает наибольшее влияние на степень водоудержания, а уровень вязкости не прямо пропорционален уровню водоудержания. Скорость растворения в основном зависит от степени модификации поверхности частиц целлюлозы и тонкости помола частиц.
Среди вышеперечисленных эфиров целлюлозы метилцеллюлоза и гидроксипропилметилцеллюлоза обладают более высокими показателями влагоудержания.
Карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ)
Карбоксиметилцеллюлоза, также известная как натриевая карбоксиметилцеллюлоза, обычно называемая целлюлозой, КМЦ и т. д., представляет собой анионный линейный полимер, натриевую соль карбоксилата целлюлозы, и является возобновляемым и неисчерпаемым химическим сырьем.
В основном он используется в производстве моющих средств, пищевой промышленности и буровых растворах для нефтедобычи, а в косметике его доля составляет всего около 1%.
Ионный целлюлозный эфир получают из натуральных волокон (хлопка и др.) после обработки щелочью с использованием монохлорацетата натрия в качестве этерифицирующего агента и проведения ряда реакционных обработок.
Степень замещения обычно составляет 0,4–1,4, и на характеристики материала сильно влияет степень замещения.
КМЦ обладает превосходной связующей способностью, а ее водный раствор имеет хорошую суспендирующую способность, но не демонстрирует реальной пластической деформации.
При растворении КМЦ происходит деполимеризация. Вязкость начинает возрастать в процессе растворения, проходит через максимум, а затем падает до плато. Результирующая вязкость связана с деполимеризацией.
Степень деполимеризации тесно связана с количеством плохого растворителя (воды) в составе. В системе с плохим растворителем, например, в зубной пасте, содержащей глицерин и воду, КМЦ не деполимеризуется полностью и достигнет точки равновесия.
При заданной концентрации воды более гидрофильный высокозамещенный КМЦ легче деполимеризуется, чем низкозамещенный КМЦ.
Гидроксиэтилцеллюлоза (ГЭК)
ГЭК получают путем обработки очищенного хлопка щелочью, а затем реакции с этиленоксидом в качестве этерифицирующего агента в присутствии ацетона. Степень замещения обычно составляет 1,5–2,0. Он обладает сильной гидрофильностью и легко впитывает влагу.
Гидроксиэтилцеллюлоза растворима в холодной воде, но плохо растворяется в горячей. Ее раствор стабилен при высоких температурах и не образует геля.
Он устойчив к распространенным кислотам и щелочам. Щелочи могут ускорить его растворение и незначительно повысить вязкость. Его диспергируемость в воде несколько хуже, чем у метилцеллюлозы и гидроксипропилметилцеллюлозы.
Гидроксипропилметилцеллюлоза (ГПМЦ)
Молекулярная формула HPMC:
\[C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m,OCH2CH(OH)CH3\]n\]x
Гидроксипропилметилцеллюлоза — это разновидность целлюлозы, производство и потребление которой быстро растут.
Это неионогенный смешанный эфир целлюлозы, получаемый из очищенного хлопка после щелочной обработки с использованием оксида пропилена и метилхлорида в качестве этерифицирующего агента в результате ряда реакций. Степень замещения обычно составляет 1,2–2,0.
Его свойства различаются из-за разного соотношения метоксильных и гидроксипропильных групп.
Гидроксипропилметилцеллюлоза легко растворяется в холодной воде, но с трудом растворяется в горячей воде. Однако температура гелеобразования в горячей воде у нее значительно выше, чем у метилцеллюлозы. Растворимость в холодной воде также значительно улучшена по сравнению с метилцеллюлозой.
Вязкость гидроксипропилметилцеллюлозы связана с её молекулярной массой, и чем больше молекулярная масса, тем выше вязкость. Температура также влияет на её вязкость: с повышением температуры вязкость уменьшается. Однако её высокая вязкость оказывает меньшее температурное воздействие, чем у метилцеллюлозы. Её раствор стабилен при хранении при комнатной температуре.
Водоудерживающая способность гидроксипропилметилцеллюлозы зависит от количества добавленного вещества, вязкости и т.д., при этом степень водоудержания при одинаковом количестве добавленного вещества выше, чем у метилцеллюлозы.
Гидроксипропилметилцеллюлоза устойчива к кислотам и щелочам, а ее водный раствор очень стабилен в диапазоне pH от 2 до 12. Каустическая сода и известковая вода мало влияют на ее свойства, но щелочи могут ускорить ее растворение и повысить вязкость.
Гидроксипропилметилцеллюлоза устойчива к обычным солям, но при высокой концентрации солевого раствора вязкость раствора гидроксипропилметилцеллюлозы имеет тенденцию к увеличению.
Гидроксипропилметилцеллюлозу можно смешивать с водорастворимыми полимерными соединениями для образования однородного раствора с более высокой вязкостью. Например, с поливиниловым спиртом, эфиром крахмала, растительной камедью и т. д.
Гидроксипропилметилцеллюлоза обладает лучшей устойчивостью к ферментам, чем метилцеллюлоза, и ее раствор менее подвержен ферментативному разложению, чем метилцеллюлоза.
Дата публикации: 14 февраля 2023 г.