Целлюлоза эфирлеріэтерификация реакциялары арқылы әртүрлі функционалды топтарды енгізу арқылы түзілетін табиғи целлюлоза негізіндегі модификацияланған целлюлоза туындыларының бір түрі болып табылады. Өте жақсы өнімділігі және кең қолданылуы бар полимерлі материалдың бір түрі ретінде целлюлоза эфирлері жақсы ерігіштігі, қабық түзетін қасиеттері, адгезиясы, қоюландырғыш қасиеттері, суды ұстап тұруы және биоүйлесімділігі арқасында құрылыс, медицина, тамақ, косметика, мұнай, қағаз жасау, тоқыма және басқа салаларда маңызды қолданбаларға ие. Төменде оның құрылымы, жіктелуі, өнімділігі, дайындау әдісі және қолданылуы туралы шолу берілген.
1. Құрылымы және классификациясы
Целлюлоза – табиғи полимер, оның негізгі құрылымы β-1,4-гликозидтік байланыстармен байланысқан глюкоза бірліктерінен тұрады және гидроксил топтары көп. Бұл гидроксил топтары эфирлену реакцияларына бейім және әртүрлі орынбасарлар (мысалы, метил, гидроксипропил, карбоксиметил және т.б.) целлюлоза эфирлерін түзу үшін сілтілі жағдайларда енгізіледі.
Әртүрлі алмастырғыштар бойынша целлюлоза эфирлерін негізінен келесі категорияларға бөлуге болады:
Анионды целлюлоза эфирлері: мысалы, натрий карбоксиметил целлюлозасы (CMC-Na), ол тамақ, медицина және мұнай бұрғылауда кеңінен қолданылады.
Целлюлозаның иондық емес эфирлері: мысалы, метилцеллюлоза (MC), гидроксипропилметилцеллюлоза (HPMC), гидроксиэтил целлюлоза (ГЦС) және т.б., негізінен құрылыста, медицинада, күнделікті химияда және басқа салаларда қолданылады.
Катиондық целлюлоза эфирлері: мысалы, триметил аммоний хлоридінің целлюлозасы, қағаз жасау қоспаларында, суды өңдеуде және басқа салаларда қолданылады.
2. Өнімділік сипаттамалары
Әртүрлі алмастырғыштардың арқасында целлюлоза эфирлері өздерінің бірегей қасиеттерін көрсетеді, бірақ әдетте келесі артықшылықтарға ие:
Жақсы ерігіштік: целлюлоза эфирлерінің көпшілігі тұрақты коллоидтар немесе ерітінділер түзу үшін суда немесе органикалық еріткіштерде ерітілуі мүмкін.
Тамаша қоюландыру және суды ұстау: ерітіндінің тұтқырлығын айтарлықтай арттыруы мүмкін, судың ұшпалануын болдырмайды және құрылыс ерітіндісі сияқты материалдарда судың сақталуын күшейтеді.
Қабық түзу қасиеті: мөлдір және қатты пленка түзе алады, дәрілік қаптамаға, қаптамаға және т.б.
Эмульсия және дисперсия: эмульсия жүйесіндегі дисперстік фазаны тұрақтандыру және эмульсияның тұрақтылығын жақсарту.
Биологиялық үйлесімділік және уытты емес: медицина және тамақ салаларына жарамды.
3. Дайындау әдісі
Целлюлоза эфирін дайындау әдетте келесі қадамдарды қабылдайды:
Целлюлозаны белсендіру: сілтілі целлюлозаны қалыптастыру үшін табиғи целлюлозаны натрий гидроксидімен әрекеттесу.
Этерификация реакциясы: ерекше реакция жағдайында сілтілі целлюлоза және эфирлеуші агент (мысалы, натрий хлорацетаты, метилхлорид, пропилен оксиді және т.б.) әртүрлі орынбасарларды енгізу үшін эфирленеді.
Бейтараптандыру және жуу: реакция нәтижесінде пайда болатын жанама өнімдерді бейтараптандырыңыз және қоспаларды кетіру үшін жуыңыз.
Кептіру және ұсақтау: соңында дайын целлюлоза эфир ұнтағын алыңыз.
Өнімнің алмастыру дәрежесін (DS) және біркелкілігін қамтамасыз ету үшін реакция процесі температураны, рН мәнін және реакция уақытын қатаң бақылауды қажет етеді.
4. Негізгі қолдану аймақтары
Құрылыс материалдары:Гидроксипропилметилцеллюлоза (HPMC)цемент ерітіндісінде, замазка ұнтағында, плитка желімінде және т.б. кеңінен қолданылады және суды ұстап тұру, қоюландыру, салбырауға қарсы және т.б.
Фармацевтика өнеркәсібі:Гидроксипропил целлюлоза (HPC), гидроксиэтилцеллюлоза (ГЭК), және т.б. жақсы қабық түзетін қасиеттері және тұрақты босату әсерлері бар таблетка жабындарын, тұрақты босатылатын таблетка субстраттарын және т.б. дайындау үшін қолданылады.
Тамақ өнеркәсібі:Карбоксиметилцеллюлоза (CMC)қоюландырғыш, тұрақтандырғыш және эмульгатор ретінде пайдаланылады, мысалы, балмұздақ, соустар, сусындар және т.б.
Күнделікті химия өнеркәсібі: өнімнің тұтқырлығы мен тұрақтылығын жақсарту үшін сусабын, жуғыш зат, тері күтімі өнімдерінде және т.б.
Мұнай бұрғылау: CMC және HEC бұрғылау сұйықтықтарының тұтқырлығы мен майлануын арттыру және жұмыс тиімділігін арттыру үшін бұрғылау сұйықтығының қоспалары ретінде пайдаланылуы мүмкін.
Қағаз жасау және тоқыма өнеркәсібі: арматура, мөлшерлеу, майға төзімділік және ластанудан қорғау рөлін атқарады және өнімнің физикалық қасиеттерін жақсартады.
5. Даму перспективалары мен міндеттері
Жасыл химия, жаңартылатын ресурстар және ыдырайтын материалдар бойынша терең зерттеулермен целлюлоза эфирлері табиғи көздері мен қоршаған ортаға зиянсыздығына байланысты көбірек назар аудара бастады. Болашақ зерттеу бағыттары негізінен мыналарды қамтиды:
Ақылды жауап беретін және биоактивті материалдар сияқты жоғары өнімді, функционалдық целлюлоза эфирлерін жасаңыз.
Дайындық процесін жасылдандыру мен автоматтандыруды жақсарту, өндірістің энергия тұтынуы мен ластануын азайту.
Жаңа энергетика, экологиялық таза материалдар, биомедицина және басқа салалардағы қолданбаларды кеңейтіңіз.
Дегенмен, целлюлоза эфирі әлі де технологиялық инновациялар арқылы үздіксіз оңтайландыруды қажет ететін жоғары құны, алмастыру дәрежесін бақылаудағы қиындықтар және синтез процесіндегі партиядан партияға айырмашылықтар сияқты мәселелерге тап болады.
Көп функциялы табиғи полимер туындысы ретінде целлюлоза эфирі қоршаған ортаны қорғау және өнімділік артықшылықтарына ие және көптеген өнеркәсіптік өнімдерде таптырмас қоспа болып табылады. Тұрақты дамуға және жасыл материалдарға баса назар аудара отырып, оны зерттеу және қолдану әлі де кең даму кеңістігіне ие. Болашақта пәнаралық пәндерді біріктіру және жаңа технологияларды енгізу арқылы целлюлоза эфирі неғұрлым жоғары деңгейлі салаларда маңызды рөл атқарады деп күтілуде.
Хабарлама уақыты: 20 мамыр-2025 ж