Podstawione etyki celulozy są grupą wszechstronnych i ważnych przemysłowo związków pochodzących z celulozy, jednego z najliczniejszych biopolimerów na Ziemi. Te etyki są wytwarzane przez chemiczną modyfikację grup hydroksylowych (-OH) kręgosłupa celulozy, co powoduje różnorodne produkty o różnych właściwościach i zastosowaniach. Zastosowania obejmują od farmaceutyków, żywności, produktów do higieny osobistej, materiałów budowlanych, tekstyliów i innych.
Struktura celulozy:
Celuloza jest liniowym polisacharydem złożonym z powtarzających się jednostek glukozy połączonych wiązaniami β-1,4-glikozydowymi. Powtarzające się jednostki składają się z trzech grup hydroksylowych na jednostkę glukozy, co sprawia, że celuloza jest wysoce hydrofilowa i podatna na różne modyfikacje chemiczne.
Synteza podstawionych eterów celulozy:
Synteza podstawionych eterów celulozy obejmuje wprowadzenie różnych grup funkcjonalnych do grup hydroksylowych kręgosłupa celulozy. Typowe metody syntezy tych eterów obejmują eteryfikację i estryfikację.
Reakcje eteryczne obejmują zastąpienie grup hydroksylowych grupami alkilowymi lub arylowymi w celu utworzenia wiązań eterowych. Można to osiągnąć poprzez reakcję halogenkami alkilowymi, siarczanami alkilowymi lub eterami alkilowymi w odpowiednich warunkach. Powszechnie stosowane środki alkilujące w tych reakcjach obejmują chlorek metylu, chlorek etylu i chlorek benzylu.
Z drugiej strony estryfikacja polega na wymianie grupy hydroksylowej grupie acylowej w celu utworzenia wiązania estrowego. Można to osiągnąć poprzez reakcję z chlorkami kwasowymi, bezwodkami lub kwasami w obecności katalizatorów. Powszechnie stosowane środki acylujące w tych reakcjach obejmują bezwodnik octowy, chlorek acetylu i kwasy tłuszczowe.
Rodzaje podstawionych eterów celulozy:
Metyloceluloza (MC):
Metyloceluloza jest wytwarzana przez eteryfikację celulozy z chlorkiem metylu.
Jest szeroko stosowany jako zagęszczacz, stabilizator i emulator w różnych branżach, w tym w produktach związanych z żywnością, farmaceutykami i higieną osobistej.
MC tworzy wyraźny żel po nawodnieniu i wykazuje zachowanie pseudoplastyczne, dzięki czemu nadaje się do zastosowań wymagających kontroli lepkości.
Hydroksyetyloceluloza (HEC):
Hydroksyetyloceluloza jest syntetyzowana przez eteryfikację celulozy i tlenku etylenu.
Jest powszechnie stosowany jako środek zagęszcza, adhezyjny i formujący film w powłokach, kosmetykach, medycynie i innych branżach.
HEC nadaje roztwowi zachowanie pseudoplastyczne i zapewnia doskonałe właściwości zatrzymywania wody.
Hydroksypropylocelluloza (HPC):
Hydroksypropyloceluloza jest wytwarzana przez eteryfikację celulozy z tlenkiem propylenu.
Jest stosowany jako zagęszczacz, stabilizator i spoiwo w preparatach farmaceutycznych, szczególnie w powłokach tabletowych i systemach dostarczania leków kontrolowanych.
HPC ma właściwości termogellingowe, tworząc żele w wysokich temperaturach.
Carboxymetylocelluloza (CMC):
Karboksymetyloceluloza jest syntetyzowana przez eteryfikację celulozy i monochlorooctanu sodu w warunkach alkalicznych.
Jest szeroko stosowany jako zagęszczacz, stabilizator i emulator w zastosowaniach związanych z żywnością, farmaceutyką i przemysłową.
CMC nadaje roztworom lepkość i zachowanie rozszerzające ścinanie i tworzy stabilne dyspersje koloidalne.
Etylu Hydroksyetyloceluloza (EHEC):
Hydroksyetyloceluloza etylu jest rozbieżnym eterem celulozowym, który jest wytwarzany przez sekwencyjną eterifikację celulozy z tlenkiem etylenu i chlorkiem etylu.
Jest stosowany jako zagęszczaczy, modyfikator reologii i film poprzedni w różnych zastosowaniach, w tym powłokach, klejach i produktach do higieny osobistej.
EHEC ma większą rozpuszczalność i kompatybilność wody niż jego pojedynczo zastąpione odpowiedniki.
Charakterystyka podstawionych eterów celulozy:
Właściwości podstawionych eterów celulozowych różnią się w zależności od takich czynników, jak stopień podstawienia, masa cząsteczkowa i struktura chemiczna. Zazwyczaj jednak wykazują następujące cechy:
Hydrofilowość: Podstawione etyki celulozy są hydrofilowe ze względu na obecność grup hydroksylowych w ich strukturze, co pozwala im oddziaływać z cząsteczkami wody poprzez wiązanie wodorowe.
Pogrubienie i żelowanie: Wiele podstawionych eterów celulozy ma właściwości zagęszczania i żelu, co powoduje tworzenie lepkich roztworów lub żeli po nawodnieniu. Lepkość i wytrzymałość żelu zależą od czynników, takich jak stężenie polimeru i masa cząsteczkowa.
Formacja folii: Niektóre podstawione etery celulozy są zdolne do tworzenia wyraźnych i elastycznych filmów po rzuceniu z roztworu. Ta nieruchomość ma zalety w zastosowaniach takich jak powłoki, kleje i systemy dostarczania leków kontrolowanych.
Stabilność: Podstawione etyki celulozy na ogół wykazują dobrą stabilność w szerokim zakresie warunków pH i temperatury. Są odporne na degradację drobnoustrojów i hydrolizę enzymatyczną, co czyni je odpowiednimi do stosowania w różnych preparatach.
Zachowanie reologiczne: Podstawione etyki celulozy często wykazują zachowanie pseudoplastyczne lub chwytania ścinające, co oznacza, że ich lepkość zmniejsza się pod napięciem ścinającym. Ta właściwość jest pożądana w aplikacjach wymagających łatwości przetwarzania lub zastosowania.
Zastosowania podstawionych eterów celulozy:
Podstawione etyki celulozy są szeroko stosowane w wielu branżach ze względu na ich wielofunkcyjne właściwości. Niektóre kluczowe aplikacje obejmują:
Przemysł spożywczy: Podstawione etyki celulozy, takie jak karboksymetyloceluloza (CMC), stosuje się jako zagęszczacze, stabilizatory i emulgatory w żywności, takich jak sosy, opatrunki i produkty mleczne. Poprawiają teksturę, stabilność i poczucie ust, jednocześnie przedłużając okres trwałości.
Farmaceutyki: Podstawione etyki celulozy są szeroko stosowane w preparatach farmaceutycznych jako spoiwa, dezintegranty i kontrolowane środki uwalniania w tabletkach, kapsułkach i preparatach miejscowych. Poprawiają dostarczanie leków, biodostępność i zgodność pacjentów.
Produkty higieny osobistej: Zastąpione etyki celulozy są powszechnymi składnikami produktów do higieny osobistej, takich jak szampony, płyny i kremy ze względu na ich zagęszczanie, zawieszanie i tworzenie filmów. Zwiększają stabilność produktu, teksturę i atrybuty sensoryczne.
Materiały budowlane: Alternatywne etyki celulozy są stosowane jako dodatki w materiałach budowlanych, takich jak cement, moździerz i produkty na bazie gipsu w celu poprawy wykonalności, zatrzymywania wody i przyczepności. Poprawiają wydajność i trwałość tych materiałów.
Tekstylia: zastępuje etyki celulozy w procesach drukowania i wykończenia tekstylnego, aby zapewnić kontrolę lepkości, przyczepność i płukanie. Pomagają równomiernemu składaniu barwników i pigmentów na podłożach tekstylnych.
Przemysł naftowy i gazowy: Zastąp etery celulozy jako wiskozyfierki i środki utraty płynów w płynach wiertniczych w celu poprawy wydajności i bezpieczeństwa operacji wiercenia ropy i gazu.
Czas po: 19-2025 lutego