Обзор
Целлюлоза представляет собой природный полимер, состоящий из безводных звеньев β-глюкозы и имеющий три гидроксильные группы на каждом основном кольце.Путем химической модификации целлюлозы можно получить множество производных целлюлозы, одним из которых является эфир целлюлозы.Эфир целлюлозы представляет собой полимерное соединение с эфирной структурой, полученное из целлюлозы, в том числе метилцеллюлозы, этилцеллюлозы, гидроксиэтилцеллюлозы, гидроксипропилцеллюлозы, карбоксиметилцеллюлозы и других.Эти производные обычно получают путем взаимодействия щелочной целлюлозы с монохлоралканом, оксидом этилена, оксидом пропилена или монохлоруксусной кислотой.Полученный эфир целлюлозы обладает превосходной растворимостью в воде, загущающей способностью и пленкообразующими свойствами и широко используется в таких отраслях, как строительство, фармацевтика, пищевая и косметическая промышленность.Эфир целлюлозы — возобновляемый, биоразлагаемый и нетоксичный материал, что делает его популярной альтернативой синтетическим полимерам.
Производительность и возможности
1. Особенности внешнего вида
Эфир целлюлозы представляет собой белый волокнистый порошок без запаха, который легко впитывает влагу и при растворении в воде образует стабильный вязкий прозрачный коллоид.
2. Формирование пленки и адгезия
Химическая модификация целлюлозы с целью получения эфира целлюлозы существенно влияет на ее свойства, включая растворимость, пленкообразующую способность, прочность связи и солестойкость.Эти характеристики делают эфир целлюлозы очень желательным полимером с превосходной механической прочностью, гибкостью, термостойкостью и морозостойкостью.Кроме того, он демонстрирует хорошую совместимость с различными смолами и пластификаторами, что делает его пригодным для использования в производстве пластмасс, пленок, лаков, клеев, латекса и материалов для покрытия лекарственных препаратов.Благодаря своим универсальным свойствам эфир целлюлозы стал важным материалом в обрабатывающей промышленности, обеспечивая улучшенные характеристики, стабильность и долговечность широкого спектра продуктов.В результате он имеет широкий спектр применения в различных областях, включая фармацевтику, покрытия, текстильную, строительную и пищевую промышленность и другие.
3. Растворимость
Растворимость простых эфиров целлюлозы, таких как метилцеллюлоза, метилгидроксиэтилцеллюлоза, гидроксиэтилцеллюлоза и карбоксиметилгидроксиэтилцеллюлоза натрия, варьируется в зависимости от температуры и используемого растворителя.Метилцеллюлоза и метилгидроксиэтилцеллюлоза растворимы в холодной воде и некоторых органических растворителях, но выпадают в осадок при нагревании, при этом метилцеллюлоза выпадает в осадок при 45–60°C, а смешанная этерифицированная метилгидроксиэтилцеллюлоза – при 65–80°C.Однако осадки могут повторно раствориться при понижении температуры.С другой стороны, гидроксиэтилцеллюлоза и натрийкарбоксиметилгидроксиэтилцеллюлоза растворимы в воде при любой температуре, но нерастворимы в органических растворителях.Эти эфиры целлюлозы обладают различными свойствами растворимости и осаждения, что делает их пригодными для различных применений в таких отраслях, как производство пластмасс, пленок, покрытий и клеев.
4. Утолщение
При растворении эфира целлюлозы в воде образуется коллоидный раствор, вязкость которого зависит от степени полимеризации эфира целлюлозы.Раствор содержит гидратированные макромолекулы, которые проявляют неньютоновское поведение, т.е. поведение течения меняется при приложении силы сдвига.Из-за макромолекулярной структуры вязкость раствора быстро увеличивается с концентрацией, но быстро снижается с повышением температуры.На вязкость растворов эфира целлюлозы также влияют pH, ионная сила и присутствие других химических веществ.Эти уникальные свойства эфира целлюлозы делают его полезным в различных областях применения, таких как клеи, покрытия, косметика и пищевые продукты.
Приложение
1. Нефтяная промышленность
Карбоксиметилцеллюлоза натрия (NaCMC) представляет собой эфир целлюлозы, имеющий широкий спектр применения в процессе экстракции масла.Его превосходные свойства по увеличению вязкости и снижению водоотдачи делают его популярным выбором в буровых растворах, цементирующих жидкостях и жидкостях для гидроразрыва.В частности, он показал многообещающие результаты в повышении нефтеотдачи.NaCMC может противостоять различным загрязнениям растворимыми солями и увеличивать нефтеотдачу за счет уменьшения потерь воды, а его солеустойчивость и способность увеличивать вязкость делают его идеальным для приготовления буровых растворов для пресной, морской и насыщенной соленой воды.
Карбоксиметилгидроксипропилцеллюлоза натрия (NaCMHPC) и карбоксиметилгидроксиэтилцеллюлоза натрия (NaCMHEC) представляют собой два производных эфира целлюлозы с высокой скоростью суспендирования, хорошими антикальциевыми свойствами и хорошей способностью повышать вязкость, что делает их отличным выбором в качестве агентов для обработки бурового раствора и материалов для подготовка жидкостей заканчивания.Они демонстрируют превосходную способность повышать вязкость и снижать водоотдачу по сравнению с гидроксиэтилцеллюлозой, а их способность превращаться в буровые растворы различной плотности под весом хлорида кальция делает их универсальной добавкой для увеличения добычи нефти.
Гидроксиэтилцеллюлоза (ГЭЦ) — еще одно производное целлюлозы, используемое в качестве загустителя и стабилизатора бурового раствора в процессах бурения, заканчивания скважин и цементирования.По сравнению с натрий-карбоксиметилцеллюлозой и гуаровой камедью, HEC имеет прочную песчаную суспензию, высокую солеемкость, хорошую термостойкость, низкое сопротивление смешиванию, меньшую потерю жидкости и способность разрушать гель.ГЭЦ широко используется благодаря его хорошему загущающему эффекту, низкому остатку и другим свойствам.В целом, эфиры целлюлозы, такие как NaCMC, NaCMHPC, NaCMHEC и HEC, играют решающую роль в процессе экстракции нефти и продемонстрировали значительный потенциал в улучшении нефтеотдачи.
2. Строительство и лакокрасочная промышленность
Карбоксиметилцеллюлоза натрия — это универсальная добавка к строительным материалам, которую можно использовать в качестве замедлителя, водоудерживающего агента, загустителя и связующего вещества для строительных каменных и штукатурных растворов.Его также можно использовать в качестве диспергатора, водоудерживающего агента и загустителя для штукатурки, строительного раствора и материалов для выравнивания пола.Специальная добавка для кладочного и штукатурного раствора на основе карбоксиметилцеллюлозы позволяет улучшить удобоукладываемость, водоудержание и трещиностойкость, избегая образования трещин и пустот в блочной стене.Кроме того, метилцеллюлозу можно использовать для изготовления экологически чистых материалов для отделки поверхностей зданий, для высококачественных поверхностей стен и каменной плитки, а также для отделки поверхностей колонн и памятников.
3. Повседневная химическая промышленность
Карбоксиметилцеллюлоза натрия — универсальный стабилизирующий загуститель, который можно использовать в различных продуктах.В пастообразных продуктах, содержащих твердое порошкообразное сырье, он играет решающую роль в стабилизации дисперсии и суспензии.В жидкой или эмульсионной косметике он действует как загуститель, диспергирующий и гомогенизирующий агент.Это производное целлюлозы может также действовать как стабилизатор эмульсии, загуститель и стабилизатор для мазей и шампуней, стабилизатор клея зубной пасты, а также загуститель моющего средства и средство против пятен.Карбоксиметилгидроксипропилцеллюлоза натрия, разновидность эфира целлюлозы, широко используется в качестве стабилизатора зубной пасты благодаря своим тиксотропным свойствам, которые помогают поддерживать формуемость и консистенцию зубной пасты.Это производное также устойчиво к соли и кислоте, что делает его эффективным загустителем в моющих средствах и средствах против пятен.Карбоксиметилцеллюлоза натрия обычно используется в качестве диспергатора грязи, загустителя и диспергатора при производстве стиральных порошков и жидких моющих средств.
4. Медицина и пищевая промышленность
В фармацевтической промышленности гидроксипропилкарбоксиметилцеллюлоза Ибана (HPMC) широко используется в качестве вспомогательного вещества для пероральных препаратов с контролируемым высвобождением и препаратами с замедленным высвобождением.Он действует как материал, замедляющий высвобождение, регулируя высвобождение лекарств, и как материал покрытия, задерживающий высвобождение составов.Метилкарбоксиметилцеллюлоза и этилкарбоксиметилцеллюлоза обычно используются для изготовления таблеток и капсул или для покрытия таблеток, покрытых сахаром.В пищевой промышленности эфиры целлюлозы высшего сорта являются эффективными загустителями, стабилизаторами, вспомогательными веществами, водоудерживающими агентами и механическими пенообразователями в различных пищевых продуктах.Метилцеллюлоза и гидроксипропилметилцеллюлоза считаются метаболически инертными и безопасными для употребления.Карбоксиметилцеллюлозу высокой чистоты можно добавлять в пищевые продукты, в том числе в молоко и сливки, приправы, джемы, желе, консервы, столовый сироп и напитки.Кроме того, карбоксиметилцеллюлозу можно использовать при транспортировке и хранении свежих фруктов в виде полиэтиленовой упаковки, обеспечивая хороший эффект сохранения свежести, меньшее загрязнение, отсутствие повреждений и простоту механизированного производства.
5. Оптические и электрические функциональные материалы.
Эфир целлюлозы высокой чистоты, обладающий хорошей кислото- и солестойкостью, действует как стабилизатор загустителя электролита, обеспечивая стабильные коллоидные свойства щелочных и цинк-марганцевых аккумуляторов.Некоторые эфиры целлюлозы обладают термотропной жидкокристалличностью, например, ацетат гидроксипропилцеллюлозы, который образует холестерические жидкие кристаллы при температуре ниже 164°C.
Основная ссылка
● Словарь химических веществ.
● Характеристики, получение и промышленное применение эфира целлюлозы.
● Статус-кво и тенденции развития рынка эфира целлюлозы.
