Cellulose-ether (CE) is een klasse derivaten die wordt verkregen door cellulose chemisch te modificeren. Cellulose is het hoofdbestanddeel van plantencelwanden, en cellulose-ethers zijn een reeks polymeren die worden gegenereerd door verethering van sommige hydroxylgroepen (–OH) in cellulose. Ze worden veel gebruikt op veel gebieden, zoals bouwmaterialen, medicijnen, voeding, cosmetica, enz., en worden veel gebruikt in verschillende industrieën vanwege hun unieke fysische en chemische eigenschappen en veelzijdigheid.
1. Classificatie van cellulose-ethers
Cellulose-ethers kunnen worden onderverdeeld in verschillende typen, afhankelijk van de soorten substituenten in de chemische structuur. De meest gebruikelijke classificatie is gebaseerd op het verschil in substituenten. Veel voorkomende cellulose-ethers zijn als volgt:
Methylcellulose (MC)
Methylcellulose wordt gegenereerd door het hydroxylgedeelte van het cellulosemolecuul te vervangen door methyl (–CH₃). Het heeft goede verdikkende, filmvormende en hechtende eigenschappen en wordt vaak gebruikt in bouwmaterialen, coatings, farmaceutische en voedingsmiddelenindustrie.
Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC)
Hydroxypropylmethylcellulose is een veel voorkomende cellulose-ether, die veel wordt gebruikt in bouwmaterialen, medicijnen, dagelijkse chemicaliën en voedselvelden vanwege de betere wateroplosbaarheid en chemische stabiliteit. HPMC is een niet-ionische cellulose-ether met de eigenschappen waterretentie, verdikking en stabiliteit.
Carboxymethylcellulose (CMC)
Carboxymethylcellulose is een anionische cellulose-ether die wordt gegenereerd door carboxymethylgroepen (–CH₂COOH) in cellulosemoleculen te introduceren. CMC heeft een uitstekende wateroplosbaarheid en wordt vaak gebruikt als verdikkingsmiddel, stabilisator en suspendeermiddel. Het speelt een belangrijke rol in voeding, medicijnen en cosmetica.
Ethylcellulose (EC)
Ethylcellulose wordt verkregen door de hydroxylgroep in cellulose te vervangen door ethyl (–CH₂CH3). Het heeft een goede hydrofobiciteit en wordt vaak gebruikt als filmcoatingmiddel en materiaal met gecontroleerde afgifte in de farmaceutische industrie.
2. Fysische en chemische eigenschappen van cellulose-ethers
De fysische en chemische eigenschappen van cellulose-ethers hangen nauw samen met factoren zoals het type cellulose-ether, het type substituent en de mate van substitutie. De belangrijkste eigenschappen zijn onder meer:
Wateroplosbaarheid en oplosbaarheid
De meeste cellulose-ethers zijn goed oplosbaar in water en kunnen worden opgelost in koud of warm water om een transparante colloïdale oplossing te vormen. HPMC, CMC, etc. kunnen bijvoorbeeld snel in water worden opgelost om een oplossing met hoge viscositeit te vormen, die veel wordt gebruikt in toepassingsscenario's met functionele vereisten zoals verdikking, suspensie en filmvorming.
Verdikkings- en filmvormende eigenschappen
Cellulose-ethers hebben uitstekende verdikkingseigenschappen en kunnen de viscositeit van waterige oplossingen effectief verhogen. Het toevoegen van HPMC aan bouwmaterialen kan bijvoorbeeld de plasticiteit en verwerkbaarheid van mortel verbeteren en de anti-uitzakeigenschappen verbeteren. Tegelijkertijd hebben cellulose-ethers goede filmvormende eigenschappen en kunnen ze een uniforme beschermende film op het oppervlak van voorwerpen vormen, daarom worden ze veel gebruikt in coatings en medicijncoatings.
Waterretentie en stabiliteit
Cellulose-ethers hebben ook een goed watervasthoudend vermogen, vooral op het gebied van bouwmaterialen. Cellulose-ethers worden vaak gebruikt om de waterretentie van cementmortel te verbeteren, het optreden van mortelkrimpscheuren te verminderen en de levensduur van mortel te verlengen. Op voedingsgebied wordt CMC ook gebruikt als bevochtigingsmiddel om het drogen van voedsel te vertragen.
Chemische stabiliteit
Cellulose-ethers vertonen een goede chemische stabiliteit in zuur-, alkali- en elektrolytoplossingen en kunnen hun structuur en functie behouden in een verscheidenheid aan complexe chemische omgevingen. Hierdoor kunnen ze in verschillende industrieën worden gebruikt zonder interferentie van andere chemicaliën.
3. Productieproces van cellulose-ether
De productie van cellulose-ether wordt voornamelijk bereid door een veretheringsreactie van natuurlijke cellulose. De basisprocesstappen omvatten alkalisatiebehandeling van cellulose, veretheringsreactie, zuivering, enz.
Alkalisatiebehandeling
Eerst wordt natuurlijke cellulose (zoals katoen, hout, enz.) alkalisch gemaakt om het hydroxylgedeelte in cellulose om te zetten in zeer actieve alcoholzouten.
Veretheringsreactie
De cellulose reageert na alkalisatie met een veretheringsmiddel (zoals methylchloride, propyleenoxide, enz.) om cellulose-ether te genereren. Afhankelijk van de reactieomstandigheden kunnen verschillende soorten cellulose-ethers worden verkregen.
Zuiveren en drogen
De door de reactie gegenereerde cellulose-ether wordt gezuiverd, gewassen en gedroogd om een poeder- of korrelvormig product te verkrijgen. De zuiverheid en fysische eigenschappen van het eindproduct kunnen worden gecontroleerd door daaropvolgende verwerkingstechnologie.
4. Toepassingsgebieden van cellulose-ether
Vanwege de unieke fysische en chemische eigenschappen van cellulose-ethers worden ze veel gebruikt in veel industrieën. De belangrijkste toepassingsgebieden zijn als volgt:
Bouwmaterialen
Op het gebied van bouwmaterialen worden cellulose-ethers vooral gebruikt als verdikkingsmiddel en watervasthoudend middel voor cementmortel en gipshoudende producten. Cellulose-ethers zoals HPMC en MC kunnen de constructieprestaties van mortel verbeteren, waterverlies verminderen en zo de hechting en scheurweerstand verbeteren.
Geneesmiddel
In de farmaceutische industrie worden cellulose-ethers op grote schaal gebruikt als coatingmiddelen voor medicijnen, kleefstoffen voor tabletten en materialen met gecontroleerde afgifte. HPMC wordt bijvoorbeeld vaak gebruikt om filmcoatings voor geneesmiddelen te bereiden en heeft een goed effect op gecontroleerde afgifte.
Voedsel
CMC wordt vaak gebruikt als verdikkingsmiddel, emulgator en stabilisator in de voedingsmiddelenindustrie. Het wordt veel gebruikt in dranken, zuivelproducten en gebak en kan de smaak en vochtinbrengende eigenschappen van voedsel verbeteren.
Cosmetica en dagelijkse chemicaliën
Cellulose-ethers worden gebruikt als verdikkingsmiddelen, emulgatoren en stabilisatoren in cosmetica en dagelijkse chemicaliën, die voor een goede consistentie en textuur kunnen zorgen. HPMC wordt bijvoorbeeld vaak gebruikt in producten als tandpasta en shampoo om ze een stroperig gevoel en een stabiel suspensie-effect te geven.
Coatings
In de coatingindustrie worden cellulose-ethers gebruikt als verdikkingsmiddelen, filmvormers en suspendeermiddelen, die de constructieprestaties van coatings kunnen verbeteren, de egalisatie kunnen verbeteren en een goede verffilmkwaliteit kunnen bieden.
5. Toekomstige ontwikkeling van cellulose-ethers
Met de toenemende vraag naar milieubescherming heeft cellulose-ether, als derivaat van natuurlijke hernieuwbare hulpbronnen, brede ontwikkelingsperspectieven. Vanwege de biologische afbreekbaarheid, hernieuwbaarheid en veelzijdigheid wordt verwacht dat het in de toekomst op grotere schaal zal worden gebruikt op het gebied van groene materialen, afbreekbare materialen en slimme materialen. Bovendien heeft cellulose-ether ook verder onderzoek- en ontwikkelingspotentieel op gebieden met hoge toegevoegde waarde, zoals biomedische technologie en geavanceerde materialen.
Als belangrijk chemisch product heeft cellulose-ether een breed toepassingsbereik. Met zijn uitstekende verdikking, waterretentie, filmvorming en goede chemische stabiliteit speelt het een onvervangbare rol op veel gebieden, zoals de bouw, de geneeskunde en de voeding. In de toekomst zullen, met de voortdurende vooruitgang van de technologie en de bevordering van milieubeschermingsconcepten, de toepassingsmogelijkheden van cellulose-ether breder zijn en een grotere bijdrage leveren aan het bevorderen van de duurzame ontwikkeling van verschillende industrieën.
Posttijd: 24 september 2024