Огляд
Целюлоза є природним полімером, що складається з безводних одиниць β-глюкози, і має три гідроксильні групи на кожному основному кільці.Шляхом хімічної модифікації целюлози можна отримати різноманітні похідні целюлози, одним із яких є ефір целюлози.Ефір целюлози — полімерна сполука з ефірною структурою, отримана з целюлози, включаючи метилцелюлозу, етилцелюлозу, гідроксиетилцелюлозу, гідроксипропілцелюлозу, карбоксиметилцелюлозу та інші.Ці похідні зазвичай отримують шляхом взаємодії лужної целюлози з монохлоралканом, етиленоксидом, пропіленоксидом або монохлороцтовою кислотою.Отриманий ефір целюлози має чудову розчинність у воді, здатність до згущення та плівкоутворювальні властивості, і він широко використовується в таких галузях, як будівництво, фармацевтика, харчова та косметична промисловість.Ефір целюлози є відновлюваним, біорозкладаним і нетоксичним матеріалом, що робить його популярною альтернативою синтетичним полімерам.
Продуктивність і особливості
1. Особливості зовнішнього вигляду
Ефір целюлози являє собою білий волокнистий порошок без запаху, який легко вбирає вологу і утворює стабільний в’язкий прозорий колоїд при розчиненні у воді.
2. Утворення та адгезія плівки
Хімічна модифікація целюлози для отримання ефіру целюлози суттєво впливає на її властивості, включаючи її розчинність, плівкоутворювальну здатність, міцність зв’язку та стійкість до солі.Ці характеристики роблять ефір целюлози дуже бажаним полімером з чудовою механічною міцністю, гнучкістю, термостійкістю та морозостійкістю.Крім того, він демонструє хорошу сумісність з різними смолами та пластифікаторами, що робить його придатним для використання у виробництві пластмас, плівок, лаків, клеїв, латексу та матеріалів для покриття лікарських засобів.Завдяки своїм універсальним властивостям ефір целюлози став важливим матеріалом у обробній промисловості, забезпечуючи покращену продуктивність, стабільність і довговічність широкого спектру продуктів.Як наслідок, він має широкий спектр застосувань у різних галузях, включаючи фармацевтику, покриття, текстиль, будівництво та харчову промисловість тощо.
3. Розчинність
Розчинність простих ефірів целюлози, таких як метилцелюлоза, метилгідроксіетилцелюлоза, гідроксіетилцелюлоза та натрійкарбоксиметилгідроксіетилцелюлоза, змінюється залежно від температури та використовуваного розчинника.Метилцелюлоза та метилгідроксіетилцелюлоза розчиняються в холодній воді та деяких органічних розчинниках, але випадають в осад при нагріванні, причому метилцелюлоза випадає в осад при 45-60 °C, а змішана етерифікована метилгідроксіетилцелюлоза при 65-80 °C.Однак при зниженні температури осад може знову розчинитися.З іншого боку, гідроксіетилцелюлоза та натрійкарбоксиметилгідроксіетилцелюлоза розчинні у воді за будь-якої температури, але нерозчинні в органічних розчинниках.Ці прості ефіри целюлози мають різні властивості розчинності та осадження, що робить їх придатними для різних застосувань у таких галузях промисловості, як виробництво пластмас, плівок, покриттів і клеїв.
4. Потовщення
Коли ефір целюлози розчиняється у воді, він утворює колоїдний розчин, на в'язкість якого впливає ступінь полімеризації ефіру целюлози.Розчин містить гідратовані макромолекули, які демонструють неньютонівську поведінку, тобто поведінка течії змінюється залежно від прикладеної сили зсуву.Завдяки макромолекулярній структурі в’язкість розчину швидко зростає з концентрацією, але швидко зменшується з підвищенням температури.На в'язкість розчинів ефіру целюлози також впливають pH, іонна сила та присутність інших хімічних речовин.Ці унікальні властивості ефіру целюлози роблять його корисним для різних застосувань, таких як клеї, покриття, косметика та харчові продукти.
застосування
1. Нафтова промисловість
Натрій карбоксиметилцелюлоза (NaCMC) — це ефір целюлози з широким спектром застосування в процесі екстракції олії.Його чудові властивості щодо збільшення в’язкості та зменшення втрат рідини роблять його популярним вибором у бурових розчинах, цементуючих рідинах і рідинах для гідророзриву.Зокрема, він показав багатообіцяючі результати щодо підвищення вилучення нафти.NaCMC може протистояти різним забрудненням розчинною сіллю та збільшити віддачу нафти за рахунок зменшення втрат води, а його стійкість до солі та здатність підвищувати в’язкість роблять його ідеальним для приготування бурових розчинів для прісної води, морської води та насиченої солоної води.
Натрій карбоксиметилгідроксипропілцелюлоза (NaCMHPC) і натрій карбоксиметилгідроксіетилцелюлоза (NaCMHEC) є двома похідними ефіру целюлози з високою швидкістю суспензії, хорошими антикальцієвими характеристиками та хорошою здатністю підвищувати в’язкість, що робить їх чудовим вибором як агенти для обробки бурового розчину та матеріали для приготування рідин для завершення.Вони виявляють кращу здатність підвищувати в’язкість і зменшувати втрати рідини порівняно з гідроксіетилцелюлозою, а їх здатність додаватися до складу бурових розчинів різної щільності під вагою хлориду кальцію робить їх універсальною добавкою для збільшення видобутку нафти.
Гідроксіетилцелюлоза (HEC) — ще одна похідна целюлози, яка використовується як згущувач бурового розчину та стабілізуючий агент у процесі буріння, завершення та цементування.Порівняно з натрій-карбоксиметилцелюлозою та гуаровою смолою, HEC має міцну піщану суспензію, високу солеємність, гарну термостійкість, низьку стійкість до змішування, менші втрати рідини та блок розриву гелю.HEC широко використовується завдяки своєму хорошому ефекту згущення, низькому залишку та іншим властивостям.Загалом прості ефіри целюлози, такі як NaCMC, NaCMHPC, NaCMHEC і HEC, відіграють важливу роль у процесі видобутку нафти та показали значний потенціал у покращенні вилучення нафти.
2. Будівництво та лакофарбова промисловість
Натрієва сіль карбоксиметилцелюлоза є універсальною добавкою для будівельних матеріалів, яку можна використовувати як сповільнювач, водоутримувач, загусник і сполучний для будівельних цегельних і штукатурних розчинів.Його також можна використовувати як диспергатор, водоутримувач і загусник для штукатурки, розчину та матеріалів для вирівнювання ґрунту.Спеціальна добавка для кладки та штукатурки, виготовлена з карбоксиметилцелюлози, може покращити працездатність, утримання води та стійкість до тріщин, уникаючи розтріскування та пустот у стіні з блоків.Крім того, метилцелюлоза може бути використана для виготовлення екологічно чистих будівельних оздоблювальних матеріалів для високоякісних поверхонь стін і кам’яної плитки, а також для оздоблення поверхні колон і пам’ятників.
3. Щоденна хімічна промисловість
Натрій карбоксиметилцелюлоза є універсальним стабілізуючим загущувачем, який можна використовувати в різноманітних продуктах.У пастоподібних продуктах, що містять тверду порошкову сировину, він відіграє вирішальну роль у стабілізації дисперсії та суспензії.Для рідкої або емульсійної косметики він функціонує як загущувач, диспергуючий і гомогенізуючий агент.Ця похідна целюлози також може діяти як стабілізатор емульсії, загущувач і стабілізатор мазі та шампуню, стабілізатор клею для зубної пасти, загущувач миючого засобу та засіб проти плям.Натрій-карбоксиметилгідроксипропілцелюлоза, різновид ефіру целюлози, широко використовується як стабілізатор зубної пасти завдяки її тиксотропним властивостям, які допомагають підтримувати пластичність і консистенцію зубної пасти.Ця похідна також стійка до солі та кислоти, що робить її ефективним загусником у миючих засобах та засобах проти плям.Натрій карбоксиметилцелюлоза зазвичай використовується як диспергатор бруду, загусник і диспергатор у виробництві прального порошку та рідких миючих засобів.
4. Медицина та харчова промисловість
У фармацевтичній промисловості гідроксипропілкарбоксиметилцелюлоза Yibang (HPMC) широко використовується як допоміжна речовина для пероральних препаратів із контрольованим вивільненням і уповільненим вивільненням.Він діє як матеріал, що сповільнює вивільнення, щоб регулювати вивільнення ліків, і як матеріал покриття, щоб затримати вивільнення композицій.Метилкарбоксиметилцелюлоза та етилкарбоксиметилцелюлоза зазвичай використовуються для виготовлення таблеток і капсул або для покриття таблеток, вкритих цукровою оболонкою.У харчовій промисловості ефіри целюлози преміум-класу є ефективними загусниками, стабілізаторами, допоміжними речовинами, агентами, що утримують воду, і механічними піноутворювачами в різних продуктах харчування.Метилцелюлоза та гідроксипропілметилцелюлоза вважаються метаболічно інертними та безпечними для споживання.Карбоксиметилцелюлозу високої чистоти можна додавати до харчових продуктів, зокрема молока та вершків, приправ, джемів, желе, консервів, столового сиропу та напоїв.Крім того, карбоксиметилцелюлозу можна використовувати при транспортуванні та зберіганні свіжих фруктів як пластикову упаковку, забезпечуючи хороший ефект збереження свіжості, менше забруднення, відсутність пошкоджень і легке механізоване виробництво.
5. Оптичні та електричні функціональні матеріали
Ефір целюлози високої чистоти з хорошою стійкістю до кислот і солей діє як стабілізатор згущення електроліту, забезпечуючи стабільні колоїдні властивості для лужних і цинк-марганцевих батарей.Деякі прості ефіри целюлози демонструють термотропну рідку кристалічність, наприклад гідроксипропілацетат целюлози, який утворює холестеричні рідкі кристали при температурі нижче 164°C.
Основна довідка
● Словник хімічних речовин.
● Характеристика, отримання та промислове застосування ефіру целюлози.
● Статус-кво та тенденція розвитку ринку ефіру целюлози.
