Celluloseetereer en type modifiserte cellulosederivater basert på naturlig cellulose, som dannes ved å introdusere forskjellige funksjonelle grupper gjennom foretringsreaksjoner. Som en type polymermateriale med utmerket ytelse og bred anvendelse har celluloseetere viktige anvendelser innen konstruksjon, medisin, mat, kosmetikk, petroleum, papirproduksjon, tekstiler og andre felt på grunn av deres gode løselighet, filmdannende egenskaper, adhesjon, fortykningsegenskaper, vannretensjon og biokompatibilitet. Følgende er en oversikt over struktur, klassifisering, ytelse, fremstillingsmetode og anvendelse.
1. Struktur og klassifisering
Cellulose er en naturlig polymer hvis grunnleggende struktur er sammensatt av glukoseenheter forbundet med β-1,4-glykosidbindinger og har et stort antall hydroksylgrupper. Disse hydroksylgruppene er utsatt for foretringsreaksjoner, og forskjellige substituenter (som metyl, hydroksypropyl, karboksymetyl, etc.) introduseres under alkaliske forhold for å danne celluloseetere.
I henhold til de forskjellige substituentene kan celluloseetere hovedsakelig deles inn i følgende kategorier:
Anioniske celluloseetere: som natriumkarboksymetylcellulose (CMC-Na), som er mye brukt i mat, medisin og oljeboring.
Ikke-ioniske celluloseetere: som metylcellulose (MC), hydroksypropylmetylcellulose (HPMC), hydroksyetylcellulose (HEC), etc., brukes hovedsakelig i bygg- og anleggsbransjen, medisin, daglig kjemikalieproduksjon og andre industrier.
Kationiske celluloseetere: som trimetylammoniumkloridcellulose, brukt i papirfremstillingstilsetninger og vannbehandling og andre felt.
2. Ytelsesegenskaper
På grunn av de forskjellige substituentene viser celluloseetere sine egne unike egenskaper, men har generelt følgende fordeler:
God løselighet: De fleste celluloseetere kan løses opp i vann eller organiske løsemidler for å danne stabile kolloider eller løsninger.
Utmerket fortykningsevne og vannretensjon: kan øke viskositeten til løsningen betydelig, forhindre vannfordampning og kan forbedre vannretensjonen i materialer som byggemørtel.
Filmdannende egenskap: kan danne en gjennomsiktig og tøff film, egnet for medikamentbelegg, belegg, etc.
Emulgering og dispersjon: stabiliserer den dispergerte fasen i emulsjonssystemet og forbedrer emulsjonens stabilitet.
Biokompatibilitet og ikke-toksisitet: egnet for medisin og mat.
3. Tilberedningsmetode
Fremstillingen av celluloseeter utføres vanligvis i følgende trinn:
Celluloseaktivering: reagerer naturlig cellulose med natriumhydroksid for å generere alkalisk cellulose.
Foretringsreaksjon: Under spesifikke reaksjonsbetingelser foretres alkalisk cellulose og foretringsmiddel (som natriumkloracetat, metylklorid, propylenoksid, etc.) for å introdusere forskjellige substituenter.
Nøytralisering og vasking: nøytraliser biproduktene som genereres av reaksjonen og vask for å fjerne urenheter.
Tørking og knusing: til slutt oppnås det ferdige celluloseeterpulveret.
Reaksjonsprosessen må kontrollere temperatur, pH-verdi og reaksjonstid strengt for å sikre substitusjonsgrad (DS) og ensartethet av produktet.
4. Hovedapplikasjonsområder
Byggematerialer:Hydroksypropylmetylcellulose (HPMC)er mye brukt i sementmørtel, kittpulver, flislim, etc., og spiller rollen som vannretensjon, fortykning, anti-sagging, etc.
Legemiddelindustrien:Hydroksypropylcellulose (HPC), hydroksyetylcellulose (HEC)osv. brukes til å fremstille tablettbelegg, tablettsubstrater med forsinket frigivelse osv., med gode filmdannende egenskaper og effekter med forsinket frigivelse.
Næringsmiddelindustrien:Karboksymetylcellulose (CMC)brukes som fortykningsmiddel, stabilisator og emulgator, for eksempel i iskrem, sauser, drikkevarer osv.
Daglig kjemisk industri: brukes i sjampo, vaskemiddel, hudpleieprodukter, etc. for å forbedre produktets viskositet og stabilitet.
Oljeboring: CMC og HEC kan brukes som tilsetningsstoffer i borevæsker for å øke viskositeten og smøreevnen til borevæsker og forbedre driftseffektiviteten.
Papirproduksjon og tekstiler: spiller en rolle som forsterkning, liming, oljebestandighet og bunnstoff, og forbedrer produktenes fysiske egenskaper.
5. Utviklingsutsikter og utfordringer
Med den grundige forskningen på grønn kjemi, fornybare ressurser og nedbrytbare materialer, har celluloseetere fått mer og mer oppmerksomhet på grunn av deres naturlige kilder og miljøvennlighet. Fremtidige forskningsretninger inkluderer hovedsakelig:
Utvikle høytytende, funksjonaliserte celluloseetere, som intelligente responsive og bioaktive materialer.
Forbedre grønngjøring og automatisering av tilberedningsprosessen, og reduser energiforbruket og forurensningen i produksjonen.
Utvide bruksområder innen ny energi, miljøvennlige materialer, biomedisin og andre felt.
Celluloseeter står imidlertid fortsatt overfor problemer som høye kostnader, vanskeligheter med å kontrollere substitusjonsgraden og forskjeller fra batch til batch i synteseprosessen, som må kontinuerlig optimaliseres gjennom teknologisk innovasjon.
Som et multifunksjonelt naturlig polymerderivat har celluloseeter både miljøvern- og ytelsesfordeler, og er et uunnværlig tilsetningsstoff i mange industriprodukter. Med vekt på bærekraftig utvikling og grønne materialer har forskning og anvendelse fortsatt bredt utviklingsrom. I fremtiden, gjennom integrering av tverrfaglige disipliner og introduksjon av ny teknologi, forventes celluloseeter å spille en viktig rolle i mer avanserte felt.
Publiseringstid: 20. mai 2025