Hydroksyetyloceluloza (HEC) jest ważnym niejonowym rozpuszczalnym w wodzie polimerem należącym do klasy związków eteru celulozy. Uzyskuje się go przez reakcję eteryfikacyjną naturalnego celulozy z tlenkiem etylenu (tlenek etylenu) w warunkach alkalicznych. Hydroksyetyloceluloza jest liniowym łańcuchem polisacharydowym złożonym z jednostek glukozy w celulozie w strukturze chemicznej, a niektóre lub wszystkie grupy hydroksylowe na jej jednostkach glukozy są zastępowane grupami hydroksyetylowymi w celu utworzenia hydroksyetylocelulozy.
Składniki i struktura chemiczna
Struktura molekularna hydroksyetylocelulozy obejmuje głównie następujące części:
Rząd celulozy: celuloza jest naturalnym polisacharydem, którego głównym składnikiem jest liniowy łańcuch jednostek glukozy połączonych wiązaniami β-1,4-glikozydowymi. Ta struktura celulozy nadaje mu wysoką krystaliczność i siłę fizyczną.
Podstawnik hydroksyetylowy: w jednostce glukozy szkieletu celulozy istnieją trzy grupy hydroksylowe (–OH), znajdujące się odpowiednio w pozycjach C2, C3 i C6. Hydroksyetyloceluloza jest wytwarzana przez wprowadzenie grup hydroksyetylo (–ch2ch2OH) w grupach hydroksylowych poprzez reakcję eteryfikacji między tymi grupami hydroksylowymi i tlenkiem etylenu. Wprowadzenie tych podstawników zmniejsza krystaliczność celulozy, poprawia jego rozpuszczalność wody i sprawia, że wykazuje dobre pogrubienie i lepkosprężystość w roztworze wodnym.
Waga cząsteczkowa i stopień podstawienia: Masa cząsteczkowa i stopień podstawienia (tj. Liczba grup hydroksylowych podstawionych na każdej jednostce glukozy) hydroksyetylocelulozy są dwoma ważnymi czynnikami wpływającymi na jej właściwości. Zasadniczo hydroksyetyloceluloza o wyższej masie cząsteczkowej ma lepszą lepkość i zdolność pogrubienia, podczas gdy wyższy stopień podstawienia zwiększa jego rozpuszczalność i stabilność wody.
Właściwości fizykochemiczne hydroksyetylocelulozy
Ze względu na swoją unikalną strukturę hydroksyetyloceluloza wykazuje szereg doskonałych właściwości fizykochemicznych:
Rozpuszczalność w wodzie: Hydroksyetyloceluloza jest łatwo rozpuszczalna w zimnej i gorącej wodzie, tworząc przezroczysty lub lekko mętny roztwór koloidalny. Wartość pH nie wpływa znacząco na jego proces rozpuszczania i pozostaje stabilny w szerokim zakresie pH (zwykle między 2 a 12).
Gruntowanie: Hydroksyetyloceluloza ma dobry efekt pogrubienia w roztworze wodnym, a na jego zdolność zagęszczania wpływa masa cząsteczkowa, stopień podstawienia i stężenie roztworu. Wraz ze wzrostem stężenia lepkość roztworu wzrasta wykładniczo, więc jest szeroko stosowana w polach przemysłowych wymagających zagęszczaczy.
Aktywność powierzchni: Ponieważ cząsteczka hydroksyetylocelulozy zawiera grupy hydrofilowe i szkielety hydrofobowe, może zmniejszyć napięcie powierzchniowe wody w roztworze i wykazywać pewną aktywność powierzchniową. Ta właściwość sprawia, że jest używana w powłokach, atramentach i innych polach oraz może poprawić właściwości płynności i powlekania produktu.
Stabilność: hydroksyetyloceluloza ma dobrą stabilność w roztworze wodnym, może odpierać wpływ ogólnych utleniaczy i światła i jest stosunkowo stabilny w warunkach kwasowych i alkalicznych. Nie zostanie zdegradowany przez większość mikroorganizmów w roztworze wodnym, więc nie jest łatwe do pogorszenia się podczas przechowywania.
Biokompatybilność i bezpieczeństwo: hydroksyetyloceluloza jest szeroko stosowana w żywności, kosmetykach i medycynie, ponieważ pochodzi z naturalnej celulozy i nadal utrzymuje dobrą biokompatybilność i niską toksyczność po modyfikacji chemicznej. Na przykład jest stosowany jako zagęszczacz i stabilizator w jedzeniu, jako humektant i stabilizator emulgatora w kosmetykach oraz jako spoiwa i macierz kontrolowanej uwalniania tabletek w preparatach farmaceutycznych.
Przygotowanie i zastosowanie
Przygotowanie hydroksyetylocelulozy jest zwykle podzielone na trzy etapy: alkalizacja celulozy, reakcja eteryfikacji, oczyszczanie i suszenie. Po pierwsze, celuloza jest traktowana w warunkach alkalicznych w celu aktywacji grup hydroksylowych celulozy, a następnie reakcji z tlenkiem etylenowym w celu wytwarzania hydroksyetylocelulozy. Wreszcie produkt końcowy jest uzyskiwany poprzez takie etapy, jak neutralizacja, oczyszczanie i suszenie.
Hydroksyetyloceluloza jest szeroko stosowana w materiałach budowlanych (takich jak zaprawy cementowe i powłoki), codzienne chemikalia (takie jak detergenty i kosmetyki), medycyna (takie jak systemy uwalniania leków) i przemysł spożywczy (takie jak zaarjanie i stabilizatory).
Hydroksyetyloceluloza jest szeroko stosowana w różnych dziedzinach ze względu na jej doskonałe właściwości fizyczne i chemiczne oraz wszechstronność. Wyjątkowość jego struktury i składu pozwala mu odgrywać ważną rolę w pogrubieniu, emulgowaniu, zawiesinie, tworzeniu i stabilizacji folii oraz jest niezastąpionym ważnym materiałem chemicznym.
Czas po: 17-2025 lutego