Метилцелюлоза (MC) є різновидом ефіру целюлози. Сполуки ефіру целюлози є похідними, отриманими шляхом хімічної модифікації природної целюлози, а метилцелюлоза є важливою похідною целюлози, утвореною шляхом метилювання (заміщення метилу) гідроксильної частини целюлози. Отже, метилцелюлоза є не тільки похідною целюлози, а й типовим ефіром целюлози.
1. Отримання метилцелюлози
Метилцелюлозу отримують шляхом взаємодії целюлози з метилюючим агентом (таким як метилхлорид або диметилсульфат) у лужних умовах для метилювання гідроксильної частини целюлози. Ця реакція в основному відбувається на гідроксильних групах у положеннях C2, C3 і C6 целюлози з утворенням метилцелюлози з різними ступенями заміщення. Процес реакції виглядає наступним чином:
Целюлоза (полісахарид, що складається з ланок глюкози) спочатку активується в лужних умовах;
Потім вводиться метилюючий агент для проходження реакції етерифікації з отриманням метилцелюлози.
Цей метод дозволяє отримувати продукти метилцелюлози з різними властивостями в’язкості та розчинності шляхом регулювання умов реакції та ступеня метилювання.
2. Властивості метилцелюлози
Метилцелюлоза має такі основні властивості:
Розчинність: на відміну від натуральної целюлози, метилцелюлозу можна розчинити в холодній воді, але не в гарячій. Це пояснюється тим, що введення метильних замісників руйнує водневі зв’язки між молекулами целюлози, тим самим знижуючи її кристалічність. Метилцелюлоза утворює прозорий розчин у воді та демонструє характеристики гелеутворення при високих температурах, тобто розчин густіє при нагріванні та відновлює плинність після охолодження.
Нетоксичність: Метилцелюлоза нетоксична і не засвоюється травною системою людини. Тому його часто використовують у харчових і фармацевтичних добавках як загусник, емульгатор і стабілізатор.
Регулювання в'язкості: Метилцелюлоза має хороші властивості регулювання в'язкості, і в'язкість її розчину пов'язана з концентрацією розчину та молекулярною масою. Контролюючи ступінь заміщення в реакції етерифікації, можна отримати продукти метилцелюлози з різними діапазонами в'язкості.
3. Застосування метилцелюлози
Завдяки унікальним фізико-хімічним властивостям метилцелюлоза знайшла широке застосування в багатьох галузях промисловості.
3.1 Харчова промисловість
Метилцелюлоза - це звичайна харчова добавка, яка використовується в різних харчових процесах, головним чином як загусник, емульгатор і стабілізатор. Оскільки метилцелюлоза може утворювати гель при нагріванні та відновлювати текучість після охолодження, її часто використовують у заморожених продуктах, випічці та супах. Крім того, низька калорійність метилцелюлози робить її важливим інгредієнтом деяких низькокалорійних харчових сумішей.
3.2 Фармацевтична та медична промисловість
Метилцелюлоза широко використовується у фармацевтичній промисловості, особливо у виробництві таблеток, як допоміжна речовина та сполучна речовина. Завдяки хорошій здатності регулювати в'язкість, він може ефективно покращити механічну міцність і властивості розпаду таблеток. Крім того, метилцелюлоза також використовується як компонент штучної сльози в офтальмології для лікування сухості очей.
3.3 Будівництво та промисловість матеріалів
Серед будівельних матеріалів метилцелюлоза широко використовується в цементі, гіпсі, покриттях і клеях як загусник, водоутримувач і плівкоутворювач. Завдяки хорошому водоутримуванню метилцелюлоза може покращити плинність і працездатність будівельних матеріалів і уникнути утворення тріщин і пустот.
3.4 Косметична промисловість
Метилцелюлоза також широко використовується в косметичній промисловості як загущувач і стабілізатор для створення довготривалих емульсій і гелів. Це може покращити відчуття продукту та посилити зволожуючий ефект. Він гіпоалергенний і м’який, підходить для чутливої шкіри.
4. Порівняння метилцелюлози з іншими ефірами целюлози
Ефіри целюлози - велике сімейство. Крім метилцелюлози, існують також етилцелюлоза (EC), гідроксипропілметилцелюлоза (HPMC), гідроксіетилцелюлоза (HEC) та інші види. Основна їх відмінність полягає в типі і ступені заміщення замісників на молекулі целюлози, що визначає їх розчинність, в'язкість і області застосування.
Метилцелюлоза проти гідроксипропілметилцелюлози (HPMC): HPMC є вдосконаленою версією метилцелюлози. Крім метильного замісника вводиться також гідроксипропіл, що робить розчинність ГПМЦ більш різноманітною. ГПМЦ можна розчиняти в більш широкому діапазоні температур, а його температура термічного гелеутворення вища, ніж у метилцелюлози. Тому в промисловості будівельних матеріалів і фармацевтичній промисловості HPMC має ширший спектр застосування.
Метилцелюлоза проти етилцелюлози (EC): Етилцелюлоза нерозчинна у воді, але розчинна в органічних розчинниках. Він часто використовується в мембранних матеріалах із уповільненим вивільненням для покриттів і ліків. Метилцелюлоза розчинна в холодній воді і в основному використовується як загусник і водоутримуючий агент. Області його застосування відрізняються від сфери застосування етилцелюлози.
5. Напрями розвитку ефірів целюлози
Зі зростанням попиту на стійкі матеріали та екологічно чисті хімікати ефірні сполуки целюлози, включаючи метилцелюлозу, поступово стають важливим компонентом екологічно чистих матеріалів. Він одержується з натуральних рослинних волокон, є поновлюваним і може природним чином розкладатися в навколишньому середовищі. У майбутньому сфери застосування ефірів целюлози можуть бути ще більше розширені, наприклад, у новій енергетиці, зелених будівлях і біомедицині.
Як тип ефіру целюлози, метилцелюлоза широко використовується в багатьох галузях промисловості завдяки своїм унікальним фізичним і хімічним властивостям. Він не тільки має хорошу розчинність, нетоксичність і хорошу здатність регулювати в'язкість, але також відіграє важливу роль у харчових продуктах, медицині, будівництві та косметиці. У майбутньому, із зростанням попиту на екологічно чисті матеріали, перспективи застосування метилцелюлози будуть ширшими.
Час публікації: 23 жовтня 2024 р