Metilceluloza (MC) je vrsta celuloznega etra. Celulozne etrske spojine so derivati, pridobljeni s kemično modifikacijo naravne celuloze, metilceluloza pa je pomemben celulozni derivat, ki nastane z metiliranjem (metilna substitucija) hidroksilnega dela celuloze. Zato metilceluloza ni samo celulozni derivat, ampak tudi tipičen celulozni eter.
1. Priprava metilceluloze
Metilcelulozo pripravimo z reakcijo celuloze z metilirnim sredstvom (kot je metil klorid ali dimetil sulfat) v alkalnih pogojih, da metiliramo hidroksilni del celuloze. Ta reakcija poteka predvsem na hidroksilnih skupinah na položajih C2, C3 in C6 celuloze, da nastane metilceluloza z različnimi stopnjami substitucije. Postopek reakcije je naslednji:
Celuloza (polisaharid, sestavljen iz enot glukoze) se najprej aktivira v alkalnih pogojih;
Nato se uvede metilirno sredstvo, ki opravi reakcijo eterifikacije, da dobimo metilcelulozo.
Ta metoda lahko proizvede metilcelulozne produkte z različnimi viskoznostmi in lastnostmi topnosti z uravnavanjem reakcijskih pogojev in stopnje metilacije.
2. Lastnosti metilceluloze
Metilceluloza ima naslednje glavne lastnosti:
Topnost: Za razliko od naravne celuloze je metilcelulozo mogoče raztopiti v hladni vodi, ne pa tudi v vroči vodi. To je zato, ker uvedba metilnih substituentov uniči vodikove vezi med celuloznimi molekulami in s tem zmanjša njeno kristaliničnost. Metilceluloza tvori prozorno raztopino v vodi in kaže lastnosti geliranja pri visokih temperaturah, kar pomeni, da se raztopina pri segrevanju zgosti in po ohlajanju ponovno pridobi tekočnost.
Netoksičnost: Metilceluloza ni strupena in je človeški prebavni sistem ne absorbira. Zato se pogosto uporablja v prehrambenih in farmacevtskih dodatkih kot zgoščevalec, emulgator in stabilizator.
Regulacija viskoznosti: Metilceluloza ima dobre lastnosti regulacije viskoznosti, viskoznost njene raztopine pa je povezana s koncentracijo raztopine in molekulsko maso. Z nadzorovanjem stopnje substitucije v reakciji eterifikacije je mogoče dobiti metilcelulozne produkte z različnimi viskoznimi območji.
3. Uporaba metilceluloze
Zaradi svojih edinstvenih fizikalnih in kemijskih lastnosti se metilceluloza pogosto uporablja v številnih panogah.
3.1 Živilska industrija
Metilceluloza je običajen aditiv za živila, ki se uporablja v različnih predelavah hrane, predvsem kot zgoščevalec, emulgator in stabilizator. Ker lahko metilceluloza pri segrevanju želira in po ohlajanju obnovi tekočnost, se pogosto uporablja v zamrznjeni hrani, pekovskih izdelkih in juhah. Poleg tega je zaradi nizkokalorične narave metilceluloze pomembna sestavina nekaterih nizkokaloričnih živilskih formul.
3.2 Farmacevtska in medicinska industrija
Metilceluloza se pogosto uporablja v farmacevtski industriji, predvsem pri proizvodnji tablet, kot pomožna snov in vezivo. Zaradi dobre sposobnosti prilagajanja viskoznosti lahko učinkovito izboljša mehansko trdnost in lastnosti razpadanja tablet. Poleg tega se metilceluloza uporablja tudi kot komponenta umetnih solz v oftalmologiji za zdravljenje suhih oči.
3.3 Gradbeništvo in industrija materialov
Med gradbenimi materiali se metilceluloza pogosto uporablja v cementu, mavcu, premazih in lepilih kot zgoščevalec, zadrževalec vode in oblikovalec filma. Zaradi dobrega zadrževanja vode lahko metilceluloza izboljša fluidnost in uporabnost gradbenih materialov ter prepreči nastajanje razpok in praznin.
3.4 Kozmetična industrija
Metilceluloza se pogosto uporablja tudi v kozmetični industriji kot zgoščevalec in stabilizator za pomoč pri oblikovanju dolgotrajnih emulzij in gelov. Lahko izboljša občutek izdelka in poveča vlažilni učinek. Je hipoalergen in blag ter primeren za občutljivo kožo.
4. Primerjava metilceluloze z drugimi celuloznimi etri
Celulozni etri so velika družina. Poleg metilceluloze obstajajo še etilceluloza (EC), hidroksipropil metilceluloza (HPMC), hidroksietilceluloza (HEC) in druge vrste. Njihova glavna razlika je v vrsti in stopnji substitucije substituentov na celulozni molekuli, ki določa njihovo topnost, viskoznost in področja uporabe.
Metilceluloza proti hidroksipropil metilcelulozi (HPMC): HPMC je izboljšana različica metilceluloze. Poleg metilnega substituenta je uveden tudi hidroksipropil, zaradi česar je topnost HPMC bolj raznolika. HPMC se lahko raztopi v širšem temperaturnem območju, njegova temperatura toplotnega geliranja pa je višja od temperature metilceluloze. Zato ima HPMC širši spekter uporabe v industriji gradbenih materialov in farmacevtski industriji.
Metilceluloza proti etilcelulozi (EC): Etilceluloza je netopna v vodi, vendar topna v organskih topilih. Pogosto se uporablja v membranskih materialih s podaljšanim sproščanjem za premaze in zdravila. Metil celuloza je topna v hladni vodi in se uporablja predvsem kot zgoščevalec in sredstvo za zadrževanje vode. Njegova področja uporabe se razlikujejo od tistih pri etil celulozi.
5. Trend razvoja celuloznih etrov
Z naraščajočim povpraševanjem po trajnostnih materialih in zelenih kemikalijah celulozne etrske spojine, vključno z metil celulozo, postopoma postajajo pomembna sestavina okolju prijaznih materialov. Pridobiva se iz naravnih rastlinskih vlaken, je obnovljiv in se lahko naravno razgradi v okolju. V prihodnosti se lahko področja uporabe celuloznih etrov še razširijo, na primer v novi energiji, zelenih zgradbah in biomedicini.
Kot vrsta celuloznega etra se metil celuloza zaradi svojih edinstvenih fizikalnih in kemijskih lastnosti pogosto uporablja v številnih panogah. Ne samo, da ima dobro topnost, ni strupenost in dobro sposobnost prilagajanja viskoznosti, ampak ima tudi pomembno vlogo v hrani, medicini, gradbeništvu in kozmetiki. V prihodnosti bodo z naraščajočim povpraševanjem po okolju prijaznih materialih možnosti uporabe metil celuloze širše.
Čas objave: 23. oktober 2024