Целулозни етрису врста модификованих деривата целулозе на бази природне целулозе, који се формирају увођењем различитих функционалних група путем реакција етерификације. Као врста полимерног материјала са одличним перформансама и широком применом, целулозни етри имају важну примену у грађевинарству, медицини, прехрамбеној, козметичкој, нафтној, производњи папира, текстилној и другим областима због своје добре растворљивости, својстава формирања филма, адхезије, својстава згушњавања, задржавања воде и биокомпатибилности. У наставку је дат преглед њихове структуре, класификације, перформанси, начина припреме и примене.
1. Структура и класификација
Целулоза је природни полимер чија је основна структура састављена од глукозних јединица повезаних β-1,4-гликозидним везама и има велики број хидроксилних група. Ове хидроксилне групе су склоне реакцијама етерификације, а различити супституенти (као што су метил, хидроксипропил, карбоксиметил итд.) се уводе под алкалним условима да би се формирали целулозни етри.
Према различитим супституентима, целулозни етри се углавном могу поделити у следеће категорије:
Анјонски целулозни етри: као што је натријум карбоксиметил целулоза (CMC-Na), која се широко користи у храни, медицини и бушењу нафте.
Нејонски целулозни етри: као што су метил целулоза (MC), хидроксипропил метил целулоза (HPMC), хидроксиетил целулоза (HEC) итд., углавном се користе у грађевинарству, медицини, свакодневним хемијским производима и другим индустријама.
Катјонски целулозни етри: као што је триметил амонијум хлорид целулоза, користе се у адитивима за производњу папира и третману воде и другим областима.
2. Карактеристике перформанси
Због различитих супституената, целулозни етри показују своја јединствена својства, али генерално имају следеће предности:
Добра растворљивост: Већина целулозних етара може се растворити у води или органским растварачима да би се формирали стабилни колоиди или раствори.
Одлично згушњавање и задржавање воде: може значајно повећати вискозност раствора, спречити испаравање воде и побољшати задржавање воде у материјалима као што је грађевински малтер.
Својство формирања филма: може формирати провидан и чврст филм, погодан за премазивање лекова, премазивање итд.
Емулгирање и дисперзија: стабилизује дисперговану фазу у емулзионом систему и побољшава стабилност емулзије.
Биокомпатибилност и нетоксичност: погодно за области медицине и хране.
3. Начин припреме
Припрема целулозног етра генерално усваја следеће кораке:
Активација целулозе: реакција природне целулозе са натријум хидроксидом да би се добила алкална целулоза.
Реакција етерификације: под специфичним реакционим условима, алкална целулоза и етерификујући агенс (као што су натријум хлороацетат, метил хлорид, пропилен оксид итд.) се етерификују да би се увели различити супституенти.
Неутрализација и прање: неутрализовати нуспроизводе настале реакцијом и испрати да би се уклониле нечистоће.
Сушење и дробљење: коначно се добија готов прах целулозног етра.
Процес реакције мора строго контролисати температуру, pH вредност и време реакције како би се осигурао степен супституције (DS) и уједначеност производа.
4. Главне области примене
Грађевински материјали:Хидроксипропил метилцелулоза (HPMC)Широко се користи у цементном малтеру, праху за кит, лепку за плочице итд., и игра улогу задржавања воде, згушњавања, спречавања слегања итд.
Фармацеутска индустрија:Хидроксипропил целулоза (HPC), хидроксиетил целулоза (HEC)итд. се користе за припрему премаза за таблете, подлога за таблете са продуженим ослобађањем итд., са добрим својствима формирања филма и ефектима продуженог ослобађања.
Прехрамбена индустрија:Карбоксиметил целулоза (CMC)користи се као згушњивач, стабилизатор и емулгатор, као што су сладолед, сосови, пића итд.
Свакодневна хемијска индустрија: користи се у шампонима, детерџентима, производима за негу коже итд. ради побољшања вискозности и стабилности производа.
Бушење нафте: CMC и HEC могу се користити као адитиви за бушеће течности како би се повећала вискозност и мазивост бушећих течности и побољшала ефикасност рада.
Производња папира и текстила: играју улогу армирања, димензионисања, отпорности на уље и против обраштања, и побољшавају физичка својства производа.
5. Перспективе и изазови развоја
Са детаљним истраживањем зелене хемије, обновљивих ресурса и разградивих материјала, целулозни етри су добили све већу пажњу због својих природних извора и еколошке прихватљивости. Будући правци истраживања углавном укључују:
Развити високо ефикасне, функционализоване целулозне етре, као што су интелигентни, осетљиви и биоактивни материјали.
Побољшати озелењавање и аутоматизацију процеса припреме и смањити потрошњу енергије у производњи и загађење.
Проширити примену у новој енергији, еколошки прихватљивим материјалима, биомедицини и другим областима.
Међутим, целулозни етар се и даље суочава са проблемима као што су висока цена, тешкоће у контроли степена супституције и разлике од серије до серије у процесу синтезе, које је потребно континуирано оптимизовати кроз технолошке иновације.
Као мултифункционални дериват природног полимера, целулозни етар има предности и у заштити животне средине и у погледу перформанси, и незаобилазан је адитив у многим индустријским производима. Са нагласком на одрживи развој и зелене материјале, његово истраживање и примена и даље имају широк простор за развој. У будућности, кроз интеграцију интердисциплинарних дисциплина и увођење нових технологија, очекује се да ће целулозни етар играти важну улогу у напреднијим областима.
Време објаве: 20. мај 2025.