Přehled
Celulóza je přírodní polymer složený z bezvodých jednotek β-glukózy a má tři hydroxylové skupiny na každém základním kruhu.Chemickou modifikací celulózy lze vyrobit různé deriváty celulózy a jedním z nich je ether celulózy.Celulózový ether je polymerní sloučenina s etherovou strukturou odvozenou od celulózy, včetně methylcelulózy, ethylcelulózy, hydroxyethylcelulózy, hydroxypropylcelulózy, karboxymethylcelulózy a dalších.Tyto deriváty se obvykle vyrábějí reakcí alkalické celulózy s monochloralkanem, ethylenoxidem, propylenoxidem nebo kyselinou monochloroctovou.Výsledný ether celulózy má vynikající rozpustnost ve vodě, zahušťovací schopnost a filmotvorné vlastnosti a je široce používán v průmyslových odvětvích, jako je stavebnictví, farmacie, potravinářství a kosmetika.Éter celulózy je obnovitelný, biologicky odbouratelný a netoxický materiál, díky čemuž je oblíbenou alternativou k syntetickým polymerům.
Výkon a funkce
1. Vlastnosti vzhledu
Éter celulózy je bílý vláknitý prášek bez zápachu, který snadno absorbuje vlhkost a po rozpuštění ve vodě tvoří stabilní, viskózní, průhledný koloid.
2. Tvorba filmu a adheze
Chemická modifikace celulózy na výrobu etheru celulózy významně ovlivňuje její vlastnosti, včetně její rozpustnosti, schopnosti tvořit film, pevnosti vazby a odolnosti vůči solím.Tyto vlastnosti činí éter celulózy vysoce žádoucím polymerem s vynikající mechanickou pevností, pružností, tepelnou odolností a odolností proti chladu.Kromě toho vykazuje dobrou kompatibilitu s různými pryskyřicemi a změkčovadly, takže je vhodný pro použití při výrobě plastů, fólií, laků, lepidel, latexu a potahových materiálů pro léčiva.Díky svým všestranným vlastnostem se éter celulózy stal důležitým materiálem ve zpracovatelském průmyslu, který poskytuje zlepšený výkon, stabilitu a odolnost široké řadě produktů.Díky tomu má širokou škálu aplikací v různých oblastech, včetně farmaceutického, nátěrového, textilního, stavebního a potravinářského průmyslu a dalších.
3. Rozpustnost
Rozpustnost etherů celulózy, jako je methylcelulóza, methylhydroxyethylcelulóza, hydroxyethylcelulóza a sodná sůl karboxymethylhydroxyethylcelulózy, se mění v závislosti na teplotě a použitém rozpouštědle.Methylcelulóza a methylhydroxyethylcelulóza jsou rozpustné ve studené vodě a některých organických rozpouštědlech, ale při zahřívání se vysrážejí, přičemž methylcelulóza sráží při 45-60 °C a směsná etherifikovaná methylhydroxyethylcelulóza při 65-80 °C.Sraženiny se však mohou znovu rozpustit, když se teplota sníží.Na druhé straně jsou hydroxyethylcelulóza a sodná sůl karboxymethylhydroxyethylcelulózy rozpustné ve vodě při jakékoli teplotě, ale nerozpustné v organických rozpouštědlech.Tyto ethery celulózy mají různou rozpustnost a srážecí vlastnosti, díky kterým jsou vhodné pro různé aplikace v průmyslových odvětvích, jako jsou plasty, filmy, nátěry a lepidla.
4. Zahušťování
Když se éter celulózy rozpustí ve vodě, vytvoří koloidní roztok, jehož viskozita je ovlivněna stupněm polymerace éteru celulózy.Roztok obsahuje hydratované makromolekuly, které vykazují nenewtonské chování, tj. chování toku se mění s aplikovanou smykovou silou.Vzhledem k makromolekulární struktuře se viskozita roztoku rychle zvyšuje s koncentrací, ale rychle klesá s nárůstem teploty.Viskozita roztoků etheru celulózy je také ovlivněna pH, iontovou silou a přítomností dalších chemikálií.Díky těmto jedinečným vlastnostem je éter celulózy užitečný v různých aplikacích, jako jsou lepidla, nátěry, kosmetika a potravinářské produkty.
aplikace
1. Ropný průmysl
Sodná sůl karboxymethylcelulózy (NaCMC) je ether celulózy se širokou škálou aplikací v procesu extrakce oleje.Jeho vynikající vlastnosti zvyšující viskozitu a snižující ztráty kapalin z něj činí oblíbenou volbu ve vrtných kapalinách, cementovacích kapalinách a kapalinách pro štěpení.Zejména prokázal slibné výsledky při zlepšování těžby ropy.NaCMC může odolat různému znečištění rozpustnou solí a zvýšit regeneraci oleje snížením ztráty vody a jeho odolnost vůči solím a schopnost zvyšovat viskozitu z něj činí ideální prostředek pro přípravu vrtných kapalin pro sladkou vodu, mořskou vodu a nasycenou slanou vodu.
Sodná sůl karboxymethylhydroxypropylcelulózy (NaCMHPC) a sodná sůl karboxymethylhydroxyethylcelulózy (NaCMHEC) jsou dva deriváty éteru celulózy s vysokou mírou tvorby kaše, dobrým účinkem proti vápníku a dobrou schopností zvyšovat viskozitu, díky čemuž jsou vynikající volbou jako činidla pro úpravu vrtného kalu a materiály pro příprava dokončovacích tekutin.Vykazují vynikající schopnost zvyšovat viskozitu a snižují ztráty tekutin ve srovnání s hydroxyethylcelulózou a jejich schopnost být formulován do vrtných výplachů různých hustot pod tíhou chloridu vápenatého z nich činí všestranné aditivum pro zvýšení produkce ropy.
Hydroxyethylcelulóza (HEC) je další derivát celulózy používaný jako zahušťovací a stabilizační činidlo bahna při vrtání, kompletaci a cementování.Ve srovnání se sodnou solí karboxymethylcelulózy a guarové gumy má HEC silnou pískovou suspenzi, vysokou kapacitu soli, dobrou tepelnou odolnost, nízkou odolnost proti míchání, menší ztráty kapaliny a blok lámání gelu.HEC je široce používán díky svému dobrému zahušťovacímu účinku, nízkému reziduu a dalším vlastnostem.Celkově celulózové ethery jako NaCMC, NaCMHPC, NaCMHEC a HEC hrají kritickou roli v procesu extrakce ropy a prokázaly významný potenciál pro zlepšení regenerace ropy.
2. Stavebnictví a nátěrový průmysl
Sodná sůl karboxymethylcelulózy je všestranná přísada do stavebních materiálů, kterou lze použít jako retardér, prostředek zadržující vodu, zahušťovadlo a pojivo pro stavební zdivo a omítací maltu.Může být také použit jako dispergační prostředek, prostředek zadržující vodu a zahušťovadlo do omítek, malt a vyrovnávacích hmot.Speciální přísada do zdicích a omítkových malt vyrobená z karboxymethylcelulózy může zlepšit zpracovatelnost, zadržování vody a odolnost proti trhlinám, čímž se zabrání praskání a dutinám ve stěně tvárnice.Kromě toho lze methylcelulózu použít k výrobě materiálů pro dekoraci povrchů budov šetrných k životnímu prostředí pro vysoce kvalitní povrchy stěn a kamenných dlaždic, stejně jako pro povrchovou dekoraci sloupů a pomníků.
3. Denní chemický průmysl
Sodná sůl karboxymethylcelulózy je všestranný stabilizátor viskozity, který lze použít v různých produktech.V pastových produktech obsahujících pevné práškové suroviny hraje rozhodující roli při stabilizaci disperze a suspenze.U tekuté nebo emulzní kosmetiky funguje jako zahušťovadlo, dispergátor a homogenizátor.Tento derivát celulózy může také působit jako stabilizátor emulze, zahušťovadlo a stabilizátor masti a šamponu, stabilizátor lepidla na zubní pastu a zahušťovadlo detergentu a činidlo proti skvrnám.Sodná sůl karboxymethyl hydroxypropylcelulózy, typ éteru celulózy, je široce používán jako stabilizátor zubní pasty díky svým tixotropním vlastnostem, které pomáhají udržovat tvarovatelnost a konzistenci zubní pasty.Tento derivát je také odolný vůči soli a kyselinám, díky čemuž je účinným zahušťovadlem v pracích prostředcích a prostředcích proti skvrnám.Sodná sůl karboxymethylcelulózy se běžně používá jako dispergátor nečistot, zahušťovadlo a dispergační činidlo při výrobě pracích prášků a tekutých detergentů.
4. Medicína a potravinářský průmysl
Ve farmaceutickém průmyslu je Yibang hydroxypropyl karboxymethylcelulóza (HPMC) široce používána jako léková pomocná látka pro perorální přípravky s řízeným uvolňováním a postupným uvolňováním.Působí jako materiál zpomalující uvolňování pro regulaci uvolňování léčiv a jako potahový materiál pro zpoždění uvolňování formulací.Methylkarboxymethylcelulóza a ethylkarboxymethylcelulóza se běžně používají k výrobě tablet a kapslí nebo k potahování tablet potažených cukrem.V potravinářském průmyslu jsou étery celulózy prémiové kvality účinnými zahušťovadly, stabilizátory, pomocnými látkami, prostředky zadržujícími vodu a mechanickými pěnidly v různých potravinách.Methylcelulóza a hydroxypropylmethylcelulóza jsou považovány za metabolicky inertní a jsou bezpečné pro konzumaci.Vysoce čistá karboxymethylcelulóza může být přidána do potravinářských produktů, včetně mléka a smetany, koření, džemů, želé, konzervovaných potravin, stolního sirupu a nápojů.Kromě toho lze karboxymethylcelulózu použít při přepravě a skladování čerstvého ovoce jako plastový obal, který poskytuje dobrý účinek na udržení čerstvého stavu, menší znečištění, žádné poškození a snadnou mechanizovanou výrobu.
5. Optické a elektrické funkční materiály
Vysoce čistý ether celulózy s dobrou odolností vůči kyselinám a solím působí jako stabilizátor zahušťování elektrolytu a poskytuje stabilní koloidní vlastnosti pro alkalické a zinko-manganové baterie.Některé ethery celulózy vykazují termotropní kapalnou krystalinitu, jako je acetát hydroxypropylcelulózy, který tvoří cholesterické kapalné krystaly pod 164 °C.
Hlavní reference
● Slovník chemických látek.
● Charakteristika, příprava a průmyslové použití éteru celulózy.
● Status quo a vývojový trend trhu s celulózovým etherem.
