Methylcellulose (MC) là một loại ete cellulose. Hợp chất ete cellulose là dẫn xuất thu được bằng cách biến đổi hóa học cellulose tự nhiên, và methylcellulose là một dẫn xuất cellulose quan trọng được hình thành bằng cách methyl hóa (thay thế methyl) phần hydroxyl của cellulose. Do đó, methylcellulose không chỉ là một dẫn xuất cellulose, mà còn là một ete cellulose điển hình.
1. Chuẩn bị metyl xenlulozơ
Methylcellulose được điều chế bằng cách cho cellulose phản ứng với tác nhân methyl hóa (như methyl chloride hoặc dimethyl sulfate) trong điều kiện kiềm để methyl hóa phần hydroxyl của cellulose. Phản ứng này chủ yếu xảy ra trên các nhóm hydroxyl ở vị trí C2, C3 và C6 của cellulose để tạo thành methylcellulose với các mức độ thay thế khác nhau. Quá trình phản ứng như sau:
Cellulose (một loại polysaccharide bao gồm các đơn vị glucose) đầu tiên được hoạt hóa trong điều kiện kiềm;
Sau đó, tác nhân metyl hóa được đưa vào để thực hiện phản ứng ete hóa nhằm thu được metyl xenlulo.
Phương pháp này có thể tạo ra các sản phẩm methylcellulose có độ nhớt và tính chất hòa tan khác nhau bằng cách điều chỉnh các điều kiện phản ứng và mức độ methyl hóa.
2. Tính chất của metyl xenlulo
Methylcellulose có những tính chất chính sau:
Độ hòa tan: Không giống như cellulose tự nhiên, methylcellulose có thể hòa tan trong nước lạnh nhưng không hòa tan trong nước nóng. Điều này là do việc đưa vào nhóm thế methyl phá hủy các liên kết hydro giữa các phân tử cellulose, do đó làm giảm độ kết tinh của nó. Methylcellulose tạo thành dung dịch trong suốt trong nước và thể hiện đặc tính tạo gel ở nhiệt độ cao, nghĩa là dung dịch đặc lại khi được đun nóng và trở lại trạng thái lưu động sau khi làm mát.
Không độc hại: Methylcellulose không độc hại và không được hấp thụ bởi hệ tiêu hóa của con người. Do đó, nó thường được sử dụng trong thực phẩm và phụ gia dược phẩm như chất làm đặc, chất nhũ hóa và chất ổn định.
Điều chỉnh độ nhớt: Methylcellulose có tính chất điều chỉnh độ nhớt tốt, độ nhớt dung dịch của nó liên quan đến nồng độ dung dịch và trọng lượng phân tử. Bằng cách kiểm soát mức độ thay thế trong phản ứng ete hóa, có thể thu được các sản phẩm methylcellulose có phạm vi độ nhớt khác nhau.
3. Công dụng của methylcellulose
Do tính chất vật lý và hóa học độc đáo của mình, methylcellulose đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp.
3.1 Ngành công nghiệp thực phẩm
Methylcellulose là một chất phụ gia thực phẩm phổ biến được sử dụng trong nhiều loại chế biến thực phẩm, chủ yếu là chất làm đặc, chất nhũ hóa và chất ổn định. Vì methylcellulose có thể đông lại khi đun nóng và phục hồi độ chảy sau khi làm nguội nên nó thường được sử dụng trong thực phẩm đông lạnh, đồ nướng và súp. Ngoài ra, bản chất ít calo của methylcellulose khiến nó trở thành một thành phần quan trọng trong một số công thức thực phẩm ít calo.
3.2 Ngành dược phẩm và y tế
Methylcellulose được sử dụng rộng rãi trong ngành dược phẩm, đặc biệt là trong sản xuất viên nén, như một tá dược và chất kết dính. Do khả năng điều chỉnh độ nhớt tốt, nó có thể cải thiện hiệu quả độ bền cơ học và tính chất phân rã của viên nén. Ngoài ra, methylcellulose cũng được sử dụng như một thành phần nước mắt nhân tạo trong nhãn khoa để điều trị khô mắt.
3.3 Ngành xây dựng và vật liệu
Trong số các vật liệu xây dựng, methylcellulose được sử dụng rộng rãi trong xi măng, thạch cao, lớp phủ và chất kết dính như chất làm đặc, chất giữ nước và tạo màng. Do khả năng giữ nước tốt, methylcellulose có thể cải thiện tính lưu động và khả năng vận hành của vật liệu xây dựng và tránh tạo ra các vết nứt và lỗ rỗng.
3.4 Ngành công nghiệp mỹ phẩm
Methylcellulose cũng thường được sử dụng trong ngành công nghiệp mỹ phẩm như một chất làm đặc và ổn định để giúp tạo thành nhũ tương và gel lâu dài. Nó có thể cải thiện cảm giác của sản phẩm và tăng cường hiệu quả dưỡng ẩm. Nó không gây dị ứng và nhẹ, và phù hợp với làn da nhạy cảm.
4. So sánh methylcellulose với các ete cellulose khác
Ete cellulose là một họ lớn. Ngoài methylcellulose, còn có ethyl cellulose (EC), hydroxypropyl methylcellulose (HPMC), hydroxyethyl cellulose (HEC) và các loại khác. Sự khác biệt chính của chúng nằm ở loại và mức độ thay thế các chất thế trên phân tử cellulose, điều này quyết định độ hòa tan, độ nhớt và phạm vi ứng dụng của chúng.
Methylcellulose so với Hydroxypropyl Methylcellulose (HPMC): HPMC là phiên bản cải tiến của methylcellulose. Ngoài nhóm thế methyl, hydroxypropyl cũng được đưa vào, làm cho độ hòa tan của HPMC đa dạng hơn. HPMC có thể hòa tan trong phạm vi nhiệt độ rộng hơn và nhiệt độ gel hóa nhiệt của nó cao hơn methylcellulose. Do đó, trong ngành vật liệu xây dựng và dược phẩm, HPMC có phạm vi ứng dụng rộng hơn.
Methylcellulose so với Ethyl Cellulose (EC): Ethyl cellulose không tan trong nước, nhưng tan trong dung môi hữu cơ. Nó thường được sử dụng trong vật liệu màng giải phóng chậm cho lớp phủ và thuốc. Methyl cellulose tan trong nước lạnh và chủ yếu được sử dụng làm chất làm đặc và chất giữ nước. Các lĩnh vực ứng dụng của nó khác với các lĩnh vực của ethyl cellulose.
5. Xu hướng phát triển của ete xenlulo
Với nhu cầu ngày càng tăng đối với vật liệu bền vững và hóa chất xanh, các hợp chất ete cellulose, bao gồm methyl cellulose, đang dần trở thành một thành phần quan trọng của vật liệu thân thiện với môi trường. Nó có nguồn gốc từ sợi thực vật tự nhiên, có thể tái tạo và có thể phân hủy tự nhiên trong môi trường. Trong tương lai, các lĩnh vực ứng dụng của ete cellulose có thể được mở rộng hơn nữa, chẳng hạn như trong năng lượng mới, tòa nhà xanh và y sinh học.
Là một loại ete cellulose, methyl cellulose được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp do tính chất vật lý và hóa học độc đáo của nó. Nó không chỉ có độ hòa tan tốt, không độc hại và khả năng điều chỉnh độ nhớt tốt mà còn đóng vai trò quan trọng trong thực phẩm, y học, xây dựng và mỹ phẩm. Trong tương lai, với nhu cầu ngày càng tăng đối với vật liệu thân thiện với môi trường, triển vọng ứng dụng của methyl cellulose sẽ rộng hơn.
Thời gian đăng: 23-10-2024