Metylcelulóza (MC) je typ éteru celulózy. Éterové zlúčeniny celulózy sú deriváty získané chemickou modifikáciou prírodnej celulózy a metylcelulóza je dôležitým derivátom celulózy, ktorý vzniká metyláciou (metylovou substitúciou) hydroxylovej časti celulózy. Metylcelulóza preto nie je len derivátom celulózy, ale aj typickým éterom celulózy.
1. Príprava metylcelulózy
Metylcelulóza sa pripravuje reakciou celulózy s metylačným činidlom (ako je metylchlorid alebo dimetylsulfát) v alkalických podmienkach, aby sa metylovala hydroxylová časť celulózy. Táto reakcia prebieha hlavne na hydroxylových skupinách v polohách C2, C3 a C6 celulózy za vzniku metylcelulózy s rôznym stupňom substitúcie. Proces reakcie je nasledovný:
Celulóza (polysacharid zložený z glukózových jednotiek) sa najskôr aktivuje v alkalických podmienkach;
Potom sa zavedie metylačné činidlo, aby sa podrobila éterifikačnej reakcii, aby sa získala metylcelulóza.
Táto metóda môže produkovať metylcelulózové produkty s rôznymi viskozitami a vlastnosťami rozpustnosti reguláciou reakčných podmienok a stupňa metylácie.
2. Vlastnosti metylcelulózy
Metylcelulóza má tieto hlavné vlastnosti:
Rozpustnosť: Na rozdiel od prírodnej celulózy sa metylcelulóza môže rozpustiť v studenej vode, ale nie v horúcej vode. Je to preto, že zavedenie metylových substituentov ničí vodíkové väzby medzi molekulami celulózy, čím sa znižuje jej kryštalinita. Metylcelulóza tvorí priehľadný roztok vo vode a pri vysokých teplotách vykazuje vlastnosti gélovatenia, to znamená, že roztok pri zahriatí hustne a po ochladení znovu získa tekutosť.
Netoxicita: Metylcelulóza je netoxická a nie je absorbovaná ľudským tráviacim systémom. Preto sa často používa v potravinárskych a farmaceutických prísadách ako zahusťovadlo, emulgátor a stabilizátor.
Regulácia viskozity: Metylcelulóza má dobré vlastnosti regulácie viskozity a jej viskozita roztoku súvisí s koncentráciou roztoku a molekulovou hmotnosťou. Riadením stupňa substitúcie v éterifikačnej reakcii je možné získať metylcelulózové produkty s rôznymi rozsahmi viskozity.
3. Použitie metylcelulózy
Vďaka svojim jedinečným fyzikálnym a chemickým vlastnostiam sa metylcelulóza široko používa v mnohých priemyselných odvetviach.
3.1 Potravinársky priemysel
Metylcelulóza je bežná potravinárska prídavná látka používaná pri rôznych spracovaní potravín, hlavne ako zahusťovadlo, emulgátor a stabilizátor. Keďže metylcelulóza môže pri zahriatí gélovať a po ochladení obnoviť tekutosť, často sa používa v mrazených potravinách, pečive a polievkach. Navyše, nízkokalorická povaha metylcelulózy z nej robí dôležitú zložku niektorých nízkokalorických potravín.
3.2 Farmaceutický a medicínsky priemysel
Metylcelulóza je široko používaná vo farmaceutickom priemysle, najmä pri výrobe tabliet, ako pomocná látka a spojivo. Vďaka svojej dobrej schopnosti upravovať viskozitu môže účinne zlepšiť mechanickú pevnosť a dezintegračné vlastnosti tabliet. Okrem toho sa metylcelulóza používa aj ako zložka umelých sĺz v oftalmológii na liečbu suchých očí.
3.3 Stavebníctvo a priemysel materiálov
Zo stavebných materiálov sa metylcelulóza široko používa v cemente, sadre, náteroch a lepidlách ako zahusťovadlo, zadržiavač vody a filmotvorný prostriedok. Vďaka svojej dobrej retencii vody môže metylcelulóza zlepšiť tekutosť a prevádzkyschopnosť stavebných materiálov a zabrániť tvorbe trhlín a dutín.
3.4 Kozmetický priemysel
Metylcelulóza sa bežne používa aj v kozmetickom priemysle ako zahusťovadlo a stabilizátor, ktorý pomáha vytvárať dlhotrvajúce emulzie a gély. Môže zlepšiť pocit z produktu a zvýšiť hydratačný účinok. Je hypoalergénny a jemný a je vhodný pre citlivú pokožku.
4. Porovnanie metylcelulózy s inými étermi celulózy
Étery celulózy sú veľká rodina. Okrem metylcelulózy existujú aj etylcelulóza (EC), hydroxypropylmetylcelulóza (HPMC), hydroxyetylcelulóza (HEC) a ďalšie druhy. Ich hlavný rozdiel spočíva v type a stupni substitúcie substituentov na molekule celulózy, ktorý určuje ich rozpustnosť, viskozitu a aplikačné oblasti.
Metylcelulóza verzus hydroxypropylmetylcelulóza (HPMC): HPMC je vylepšená verzia metylcelulózy. Okrem metylového substituentu sa zavádza aj hydroxypropyl, čo robí rozpustnosť HPMC rozmanitejšou. HPMC sa môže rozpúšťať v širšom teplotnom rozsahu a jeho teplota gélovatenia je vyššia ako teplota metylcelulózy. Preto v priemysle stavebných materiálov a farmaceutickom priemysle má HPMC širšiu škálu aplikácií.
Metylcelulóza vs etylcelulóza (EC): Etylcelulóza je nerozpustná vo vode, ale rozpustná v organických rozpúšťadlách. Často sa používa v membránových materiáloch s predĺženým uvoľňovaním na nátery a lieky. Metylcelulóza je rozpustná v studenej vode a používa sa hlavne ako zahusťovadlo a činidlo zadržiavajúce vodu. Oblasti použitia sú odlišné od oblastí použitia etylcelulózy.
5. Vývojový trend éterov celulózy
So zvyšujúcim sa dopytom po udržateľných materiáloch a zelených chemikáliách sa zlúčeniny éterov celulózy, vrátane metylcelulózy, postupne stávajú dôležitou súčasťou materiálov šetrných k životnému prostrediu. Je odvodený z prírodných rastlinných vlákien, je obnoviteľný a môže byť prirodzene degradovaný v životnom prostredí. V budúcnosti sa môžu oblasti použitia éterov celulózy ďalej rozširovať, napríklad v novej energetike, zelených budovách a biomedicíne.
Ako typ éteru celulózy je metylcelulóza široko používaná v mnohých priemyselných odvetviach vďaka svojim jedinečným fyzikálnym a chemickým vlastnostiam. Má nielen dobrú rozpustnosť, netoxicitu a dobrú schopnosť upravovať viskozitu, ale hrá dôležitú úlohu aj v potravinárstve, medicíne, stavebníctve a kozmetike. V budúcnosti, so zvyšujúcim sa dopytom po materiáloch šetrných k životnému prostrediu, budú možnosti použitia metylcelulózy širšie.
Čas odoslania: 23. októbra 2024