การแนะนำเซลลูโลสอีเทอร์ทั่วไปหลายชนิด

เมทิลเซลลูโลส (MC)

สูตรโมเลกุลของเมทิลเซลลูโลส (MC) คือ:

[C6H7O2(OH)3-h(OCH3)n\]x

กระบวนการผลิตคือการสร้างเซลลูโลสอีเทอร์ผ่านชุดปฏิกิริยาหลังจากที่ฝ้ายบริสุทธิ์ได้รับการบำบัดด้วยด่าง โดยใช้เมทิลคลอไรด์เป็นสารทำให้เกิดอีเทอร์ โดยทั่วไป ระดับการแทนที่อยู่ที่ 1.6 ถึง 2.0 และความสามารถในการละลายก็แตกต่างกันไปตามระดับการแทนที่ที่แตกต่างกัน จัดเป็นเซลลูโลสอีเทอร์ชนิดไม่มีประจุ

เมทิลเซลลูโลสละลายได้ในน้ำเย็น และละลายได้ยากในน้ำร้อน สารละลายในน้ำของเมทิลเซลลูโลสมีความเสถียรมากในช่วง pH 3-12

มันเข้ากันได้ดีกับแป้ง กัวร์กัม และสารลดแรงตึงผิวหลายชนิด เมื่ออุณหภูมิถึงอุณหภูมิการเกิดเจล การเกิดเจลก็จะเกิดขึ้น

การกักเก็บน้ำของเมทิลเซลลูโลสขึ้นอยู่กับปริมาณที่เติม ความหนืด ความละเอียดของอนุภาค และอัตราการละลาย

โดยทั่วไป หากปริมาณสารเติมแต่งมีมาก ความละเอียดของอนุภาคจะน้อย และความหนืดจะสูง อัตราการกักเก็บน้ำก็จะสูง ในจำนวนนี้ ปริมาณสารเติมแต่งมีผลกระทบต่ออัตราการกักเก็บน้ำมากที่สุด และระดับความหนืดไม่ได้แปรผันตรงกับระดับอัตราการกักเก็บน้ำ อัตราการละลายส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับระดับการปรับเปลี่ยนพื้นผิวของอนุภาคเซลลูโลสและความละเอียดของอนุภาค

ในบรรดาสารอีเทอร์เซลลูโลสข้างต้น เมทิลเซลลูโลสและไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสมีอัตราการกักเก็บน้ำสูงกว่า

คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส (CMC)

คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส หรือที่รู้จักกันในชื่อโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส เรียกกันทั่วไปว่าเซลลูโลส CMC เป็นต้น เป็นพอลิเมอร์เชิงเส้นประจุลบ เป็นเกลือโซเดียมของเซลลูโลสคาร์บอกซิเลต และเป็นวัตถุดิบทางเคมีที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้และไม่มีวันหมด

โดยส่วนใหญ่ใช้ในอุตสาหกรรมผงซักฟอก อุตสาหกรรมอาหาร และของเหลวสำหรับขุดเจาะน้ำมัน และปริมาณที่ใช้ในเครื่องสำอางคิดเป็นเพียงประมาณ 1% เท่านั้น

เซลลูโลสอีเทอร์ไอออนิกผลิตจากเส้นใยธรรมชาติ (เช่น ฝ้าย) หลังจากผ่านกระบวนการบำบัดด้วยด่าง โดยใช้โซเดียมโมโนคลอโรอะซิเตตเป็นสารทำให้เกิดอีเทอร์ และผ่านกระบวนการทำปฏิกิริยาหลายขั้นตอน

โดยทั่วไปแล้ว ระดับการทดแทนจะอยู่ที่ 0.4 ถึง 1.4 และประสิทธิภาพของมันจะได้รับผลกระทบอย่างมากจากระดับการทดแทนนี้

CMC มีความสามารถในการยึดเกาะที่ดีเยี่ยม และสารละลายในน้ำของ CMC มีความสามารถในการแขวนลอยที่ดี แต่ไม่มีค่าการเสียรูปพลาสติกที่แท้จริง

เมื่อ CMC ละลาย กระบวนการสลายตัวของพอลิเมอร์จะเกิดขึ้นจริง ความหนืดจะเริ่มเพิ่มขึ้นระหว่างการละลาย ผ่านจุดสูงสุด แล้วลดลงสู่ระดับคงที่ ความหนืดที่ได้นั้นมีความสัมพันธ์กับการสลายตัวของพอลิเมอร์

ระดับการสลายตัวของพอลิเมอร์มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับปริมาณตัวทำละลายที่ไม่ดี (น้ำ) ในสูตร ในระบบที่มีตัวทำละลายไม่ดี เช่น ยาสีฟันที่มีกลีเซอรีนและน้ำ CMC จะไม่สลายตัวเป็นพอลิเมอร์อย่างสมบูรณ์และจะถึงจุดสมดุล

ในกรณีที่มีความเข้มข้นของน้ำเท่ากัน CMC ที่มีการแทนที่สูงและมีคุณสมบัติชอบน้ำมากกว่า จะสลายตัวได้ง่ายกว่า CMC ที่มีการแทนที่ต่ำ

ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส (HEC)

HEC ผลิตขึ้นโดยการนำฝ้ายบริสุทธิ์มาทำปฏิกิริยากับด่าง จากนั้นทำปฏิกิริยากับเอทิลีนออกไซด์ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาอีเทอร์ในสภาวะที่มีอะซิโตน โดยทั่วไประดับการแทนที่อยู่ที่ 1.5~2.0 มีคุณสมบัติชอบน้ำสูงและดูดซับความชื้นได้ง่าย

ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสละลายได้ในน้ำเย็น แต่ละลายได้ยากในน้ำร้อน สารละลายของมันมีความเสถียรที่อุณหภูมิสูงโดยไม่เกิดการจับตัวเป็นเจล

สารนี้มีความเสถียรต่อกรดและเบสทั่วไป ด่างสามารถเร่งการละลายและเพิ่มความหนืดเล็กน้อย การกระจายตัวในน้ำนั้นด้อยกว่าเมทิลเซลลูโลสและไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสเล็กน้อย

ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส (HPMC)

สูตรโมเลกุลของ HPMC คือ:

[C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m,OCH2CH(OH)CH3]n]x

ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสเป็นเซลลูโลสชนิดหนึ่งที่มีปริมาณการผลิตและการบริโภคเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว

เป็นอีเทอร์ผสมเซลลูโลสที่ไม่แตกตัวเป็นไอออน ผลิตจากฝ้ายบริสุทธิ์หลังการปรับสภาพด้วยด่าง โดยใช้โพรพิลีนออกไซด์และเมทิลคลอไรด์เป็นสารทำให้เกิดอีเทอร์ ผ่านชุดปฏิกิริยาต่างๆ โดยทั่วไประดับการแทนที่อยู่ที่ 1.2~2.0

คุณสมบัติของมันแตกต่างกันเนื่องจากอัตราส่วนของปริมาณเมทอกซิลและปริมาณไฮดรอกซีโพรพิลไม่เท่ากัน

ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสละลายได้ง่ายในน้ำเย็น แต่จะละลายได้ยากในน้ำร้อน อย่างไรก็ตาม อุณหภูมิการเกิดเจลในน้ำร้อนของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสนั้นสูงกว่าเมทิลเซลลูโลสอย่างมาก นอกจากนี้ ความสามารถในการละลายในน้ำเย็นยังดีขึ้นมากเมื่อเทียบกับเมทิลเซลลูโลส

ความหนืดของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสมีความสัมพันธ์กับน้ำหนักโมเลกุล โดยน้ำหนักโมเลกุลที่มากขึ้นจะทำให้ความหนืดสูงขึ้น อุณหภูมิก็มีผลต่อความหนืดเช่นกัน โดยเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ความหนืดจะลดลง อย่างไรก็ตาม ความหนืดสูงของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสนั้นได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิน้อยกว่าเมทิลเซลลูโลส สารละลายของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสมีความเสถียรเมื่อเก็บไว้ที่อุณหภูมิห้อง

การกักเก็บน้ำของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสขึ้นอยู่กับปริมาณที่เติม ความหนืด และปัจจัยอื่นๆ และอัตราการกักเก็บน้ำของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสจะสูงกว่าเมทิลเซลลูโลสที่ปริมาณการเติมเท่ากัน

ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสมีความเสถียรต่อกรดและด่าง และสารละลายในน้ำมีความเสถียรมากในช่วง pH 2-12 โซดาไฟและน้ำปูนใสมีผลกระทบต่อคุณสมบัติเพียงเล็กน้อย แต่ด่างสามารถเร่งการละลายและเพิ่มความหนืดได้

ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสมีความเสถียรต่อเกลือแกง แต่เมื่อความเข้มข้นของสารละลายเกลือสูงขึ้น ความหนืดของสารละลายไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสมีแนวโน้มเพิ่มขึ้น

ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสสามารถผสมกับสารประกอบโพลีเมอร์ที่ละลายน้ำได้ เพื่อสร้างสารละลายที่มีความสม่ำเสมอและมีความหนืดสูงขึ้น เช่น โพลีไวนิลแอลกอฮอล์ สตาร์ชอีเทอร์ กัมจากพืช เป็นต้น

ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสมีความทนทานต่อเอนไซม์ได้ดีกว่าเมทิลเซลลูโลส และสารละลายของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสมีโอกาสถูกย่อยสลายด้วยเอนไซม์น้อยกว่าเมทิลเซลลูโลส