O éter de celulosa (CE) é unha clase de derivados obtidos modificando químicamente a celulosa. A celulosa é o compoñente principal das paredes celulares vexetais, e os éteres de celulosa son unha serie de polímeros xerados pola eterificación dalgúns grupos hidroxilo (–OH) na celulosa. Son amplamente utilizados en moitos campos, como materiais de construción, medicina, alimentos, cosméticos, etc., e son amplamente utilizados en varias industrias debido ás súas propiedades físicas e químicas únicas e versatilidade.
1. Clasificación dos éteres de celulosa
Os éteres de celulosa pódense dividir en diferentes tipos segundo os tipos de substituíntes na estrutura química. A clasificación máis común baséase na diferenza de substituíntes. Os éteres de celulosa comúns son os seguintes:
Metilcelulosa (MC)
A metil celulosa xérase substituíndo a parte hidroxilo da molécula de celulosa por metilo (–CH₃). Ten boas propiedades de espesamento, formación de película e unión e úsase habitualmente en materiais de construción, revestimentos, industrias farmacéuticas e alimentarias.
Hidroxipropil metilcelulosa (HPMC)
A hidroxipropilmetilcelulosa é un éter de celulosa común, que se usa amplamente en materiais de construción, medicina, produtos químicos diarios e campos alimentarios debido á súa mellor solubilidade en auga e estabilidade química. HPMC é un éter de celulosa non iónico coas propiedades de retención de auga, espesamento e estabilidade.
Carboximetilcelulosa (CMC)
A carboximetil celulosa é un éter aniónico de celulosa xerado pola introdución de grupos carboximetil (–CH₂COOH) nas moléculas de celulosa. CMC ten unha excelente solubilidade en auga e úsase a miúdo como espesante, estabilizador e axente de suspensión. Desempeña un papel importante na alimentación, na medicina e na cosmética.
Etil celulosa (EC)
A etilcelulosa obtense substituíndo o grupo hidroxilo da celulosa por etilo (–CH₂CH₃). Ten unha boa hidrofobicidade e úsase a miúdo como axente de revestimento de película e material de liberación controlada na industria farmacéutica.
2. Propiedades físicas e químicas dos éteres de celulosa
As propiedades físicas e químicas dos éteres de celulosa están estreitamente relacionadas con factores como o tipo de éter de celulosa, o tipo de substituínte e o grao de substitución. As súas principais propiedades inclúen as seguintes:
Solubilidade e solubilidade en auga
A maioría dos éteres de celulosa teñen unha boa solubilidade en auga e pódense disolver en auga fría ou quente para formar unha solución coloidal transparente. Por exemplo, HPMC, CMC, etc. pódense disolver rapidamente en auga para formar unha solución de alta viscosidade, que se usa amplamente en escenarios de aplicación con requisitos funcionais como espesamento, suspensión e formación de película.
Propiedades espesantes e formadoras de película
Os éteres de celulosa teñen excelentes propiedades espesantes e poden aumentar efectivamente a viscosidade das solucións acuosas. Por exemplo, engadindo HPMC aos materiais de construción pode mellorar a plasticidade e traballabilidade do morteiro e mellorar as propiedades anti-deformación. Ao mesmo tempo, os éteres de celulosa teñen boas propiedades de formación de película e poden formar unha película protectora uniforme na superficie dos obxectos, polo que son amplamente utilizados en revestimentos e revestimentos de drogas.
Retención de auga e estabilidade
Os éteres de celulosa tamén teñen unha boa capacidade de retención de auga, especialmente no campo dos materiais de construción. Os éteres de celulosa úsanse a miúdo para mellorar a retención de auga do morteiro de cemento, reducir a aparición de fendas por contracción do morteiro e prolongar a vida útil do morteiro. No campo dos alimentos, o CMC tamén se usa como humectante para atrasar o secado dos alimentos.
Estabilidade química
Os éteres de celulosa mostran unha boa estabilidade química en solucións de ácidos, álcalis e electrólitos e poden manter a súa estrutura e función nunha variedade de ambientes químicos complexos. Isto permite que se utilicen nunha variedade de industrias sen interferencia doutros produtos químicos.
3. Proceso de produción de éter de celulosa
A produción de éter de celulosa prepárase principalmente pola reacción de eterificación da celulosa natural. Os pasos básicos do proceso inclúen o tratamento de alcalinización da celulosa, a reacción de eterificación, a purificación, etc.
Tratamento de alcalinización
En primeiro lugar, a celulosa natural (como o algodón, a madeira, etc.) alcalinizase para converter a parte hidroxilo da celulosa en sales alcohólicas moi activas.
Reacción de eterificación
A celulosa despois da alcalinización reacciona cun axente eterificante (como cloruro de metilo, óxido de propileno, etc.) para xerar éter de celulosa. Segundo as condicións de reacción pódense obter diferentes tipos de éteres de celulosa.
Purificación e secado
O éter de celulosa xerado pola reacción é purificado, lavado e secado para obter un produto en po ou granular. A pureza e as propiedades físicas do produto final poden controlarse mediante a tecnoloxía de procesamento posterior.
4. Campos de aplicación do éter de celulosa
Debido ás propiedades físicas e químicas únicas dos éteres de celulosa, úsanse amplamente en moitas industrias. Os principais campos de aplicación son os seguintes:
Materiais de construción
No campo dos materiais de construción, os éteres de celulosa empréganse principalmente como espesantes e axentes de retención de auga para morteiros de cemento e produtos a base de xeso. Os éteres de celulosa como HPMC e MC poden mellorar o rendemento da construción do morteiro, reducir a perda de auga e mellorar así a adhesión e a resistencia ás fisuras.
Medicina
Na industria farmacéutica, os éteres de celulosa úsanse amplamente como axentes de revestimento para medicamentos, adhesivos para comprimidos e materiais de liberación controlada. Por exemplo, a HPMC úsase a miúdo para preparar revestimentos de películas de medicamentos e ten un bo efecto de liberación controlada.
Comida
O CMC úsase a miúdo como espesante, emulsionante e estabilizador na industria alimentaria. É moi utilizado en bebidas, produtos lácteos e produtos de panadería, e pode mellorar o sabor e as propiedades hidratantes dos alimentos.
Cosméticos e produtos químicos diarios
Os éteres de celulosa úsanse como espesantes e emulsionantes e estabilizadores en cosméticos e produtos químicos diarios, que poden proporcionar boa consistencia e textura. Por exemplo, HPMC úsase a miúdo en produtos como pasta de dentes e xampú para darlles unha sensación viscosa e un efecto de suspensión estable.
Revestimentos
Na industria de revestimentos, os éteres de celulosa úsanse como espesantes, formadores de películas e axentes de suspensión, que poden mellorar o rendemento construtivo dos revestimentos, mellorar a nivelación e proporcionar unha boa calidade da película de pintura.
5. Desenvolvemento futuro dos éteres de celulosa
Coa crecente demanda de protección ambiental, o éter de celulosa, como derivado dos recursos naturais renovables, ten amplas perspectivas de desenvolvemento. A súa biodegradabilidade, renovabilidade e versatilidade fan que se prevea un uso máis ampla nos campos dos materiais verdes, materiais degradables e materiais intelixentes no futuro. Ademais, o éter de celulosa tamén ten potencial de investigación e desenvolvemento en campos de alto valor engadido, como a enxeñaría biomédica e os materiais avanzados.
Como produto químico importante, o éter de celulosa ten unha ampla gama de valores de aplicación. Co seu excelente espesamento, retención de auga, formación de película e boa estabilidade química, xoga un papel insubstituíble en moitos campos como a construción, a medicina e a alimentación. No futuro, co avance continuo da tecnoloxía e a promoción dos conceptos de protección ambiental, as perspectivas de aplicación do éter de celulosa serán máis amplas e farán maiores contribucións para promover o desenvolvemento sostible de varias industrias.
Hora de publicación: 24-09-2024