Cellulosaetrarär en typ av modifierade cellulosaderivat baserade på naturlig cellulosa, vilka bildas genom att olika funktionella grupper införs genom företringsreaktioner. Som en typ av polymermaterial med utmärkt prestanda och bred tillämpning har cellulosaetrar viktiga tillämpningar inom bygg, medicin, livsmedel, kosmetika, petroleum, papperstillverkning, textilier och andra områden tack vare deras goda löslighet, filmbildande egenskaper, vidhäftning, förtjockningsegenskaper, vattenretention och biokompatibilitet. Följande är en översikt över dess struktur, klassificering, prestanda, framställningsmetod och tillämpning.
1. Struktur och klassificering
Cellulosa är en naturlig polymer vars grundstruktur består av glukosenheter sammankopplade med β-1,4-glykosidbindningar och har ett stort antal hydroxylgrupper. Dessa hydroxylgrupper är benägna att företras, och olika substituenter (såsom metyl, hydroxipropyl, karboximetyl, etc.) introduceras under alkaliska förhållanden för att bilda cellulosaetrar.
Beroende på de olika substituenterna kan cellulosaetrar huvudsakligen delas in i följande kategorier:
Anjoniska cellulosaetrar: såsom natriumkarboximetylcellulosa (CMC-Na), som används flitigt inom livsmedel, medicin och oljeborrning.
Nonjoniska cellulosaetrar: såsom metylcellulosa (MC), hydroxipropylmetylcellulosa (HPMC), hydroxietylcellulosa (HEC) etc., används huvudsakligen inom byggindustrin, medicin, dagliga kemikalier och andra industrier.
Katjoniska cellulosaetrar: såsom trimetylammoniumkloridcellulosa, som används i papperstillverkningstillsatser och vattenrening och andra områden.
2. Prestandaegenskaper
På grund av de olika substituenterna uppvisar cellulosaetrar sina egna unika egenskaper, men har generellt följande fördelar:
God löslighet: De flesta cellulosaetrar kan lösas i vatten eller organiska lösningsmedel för att bilda stabila kolloider eller lösningar.
Utmärkt förtjockning och vattenretention: kan avsevärt öka lösningens viskositet, förhindra vattenförångning och kan förbättra vattenretentionen i material som byggnadsmurbruk.
Filmbildande egenskap: kan bilda en transparent och tuff film, lämplig för läkemedelsbeläggning, ytbehandling etc.
Emulgering och dispersion: stabiliserar den dispergerade fasen i emulsionssystemet och förbättrar emulsionens stabilitet.
Biokompatibilitet och giftfrihet: lämplig för medicin och livsmedel.
3. Beredningsmetod
Framställningen av cellulosaeter sker vanligtvis enligt följande steg:
Cellulosaaktivering: reagerar naturlig cellulosa med natriumhydroxid för att generera alkalisk cellulosa.
Företringsreaktion: under specifika reaktionsförhållanden företras alkalicellulosa och företringsmedel (såsom natriumkloracetat, metylklorid, propylenoxid etc.) för att introducera olika substituenter.
Neutralisering och tvättning: neutralisera biprodukterna som genereras av reaktionen och tvätta för att avlägsna föroreningar.
Torkning och krossning: slutligen erhålls det färdiga cellulosaeterpulvret.
Reaktionsprocessen måste noggrant kontrollera temperatur, pH-värde och reaktionstid för att säkerställa substitutionsgraden (DS) och produktens enhetlighet.
4. Huvudsakliga användningsområden
Byggnadsmaterial:Hydroxipropylmetylcellulosa (HPMC)används ofta i cementmurbruk, kittpulver, kakellim etc., och spelar rollen för vattenretention, förtjockning, anti-saggning etc.
Läkemedelsindustrin:Hydroxipropylcellulosa (HPC), hydroxietylcellulosa (HEC), etc. används för att framställa tablettdrageringar, tablettsubstrat med fördröjd frisättning, etc., med goda filmbildande egenskaper och fördröjd frisättningseffekter.
Livsmedelsindustrin:Karboximetylcellulosa (CMC)används som förtjockningsmedel, stabiliseringsmedel och emulgeringsmedel, såsom glass, såser, drycker etc.
Daglig kemisk industri: används i schampo, tvättmedel, hudvårdsprodukter etc. för att förbättra produktens viskositet och stabilitet.
Oljeborrning: CMC och HEC kan användas som tillsatser i borrvätskor för att öka viskositeten och smörjförmågan hos borrvätskor och förbättra driftseffektiviteten.
Papperstillverkning och textilier: spelar en roll som förstärkning, limning, oljebeständighet och antifouling, och förbättrar produkternas fysikaliska egenskaper.
5. Utvecklingsmöjligheter och utmaningar
Med den djupgående forskningen om grön kemi, förnybara resurser och nedbrytbara material har cellulosaetrar fått mer och mer uppmärksamhet på grund av deras naturliga källor och miljövänlighet. Framtida forskningsinriktningar inkluderar huvudsakligen:
Utveckla högpresterande, funktionaliserade cellulosaetrar, såsom intelligenta responsiva och bioaktiva material.
Förbättra miljöanpassningen och automatiseringen av beredningsprocessen, och minska energiförbrukningen och föroreningarna i produktionen.
Utöka tillämpningar inom ny energi, miljövänliga material, biomedicin och andra områden.
Cellulosaeter står dock fortfarande inför problem som höga kostnader, svårigheter att kontrollera substitutionsgraden och skillnader mellan batcher i syntesprocessen, vilka kontinuerligt behöver optimeras genom teknisk innovation.
Som ett multifunktionellt naturligt polymerderivat har cellulosaeter både miljöskydds- och prestandafördelar och är ett oumbärligt tillsatsmedel i många industriprodukter. Med betoning på hållbar utveckling och gröna material har dess forskning och tillämpning fortfarande ett brett utvecklingsutrymme. I framtiden, genom integration av tvärvetenskapliga discipliner och införandet av ny teknik, förväntas cellulosaeter spela en viktig roll inom mer avancerade områden.
Publiceringstid: 20 maj 2025