Introductie en classificatie van cellulose-ethers

Cellulose-ethersZijn een klasse van niet-ionische of ionische polymeerverbindingen gemodificeerd uit natuurlijke cellulose door etherificatiereactie. Het behoudt de basisskeletstructuur van natuurlijke cellulose, en tegelijkertijd, door verschillende etherificatiegroepen (zoals methyl, hydroxypropyl, carboxymethyl, enz.) te introduceren, heeft het een goede oplosbaarheid in water, thermische stabiliteit, filmvormend, adhesie, emulgering, verdikking en andere eigenschappen. Het wordt veel gebruikt in bouwmaterialen, medicijnen, voedsel, dagelijkse chemicaliën, olieboringen en andere industrieën.

1. Bereidingsprincipe van cellulose-ethers

Natuurlijke cellulose is een lineair polymeer dat is samengesteld uit D-glucose-eenheden die zijn verbonden door β-1, 4-glycosidebindingen. Het molecuul bevat een groot aantal hydroxylgroepen (elke glucose-eenheid bevat drie hydroxylgroepen). Deze hydroxylgroepen zijn gemakkelijk te reageren met etherificerende middelen om cellulose-ethers te vormen. De gebruikelijke bereidingsstappen omvatten: alkalisatiebehandeling, etherificatiereactie en neutralisatie, wassen, drogen en andere processen. Veel voorkomende etherische middelen zijn chloorazijnzuur, methanol, propyleenoxide, methylchloride, enz.

2. Belangrijkste classificatie van cellulose-ethers

Cellulose-ethers kunnen worden onderverdeeld in de volgende categorieën volgens de verschillende geïntroduceerde substituentgroepen en het verschil in oplosbaarheid:

2.1. Niet-ionische cellulose-ethers

De substituentgroepen van dit type cellulose-ether zijn meestal niet-ionisch, zoals methyl, hydroxypropyl, enz. De waterige oplossing is neutraal of zwak zuur en heeft een goede oplosbaarheid in water, verdikking, waterretentie en filmvormende eigenschappen.

Methylcellulose (MC)

Gemaakt door methyleringsreactie, het heeft goede thermische gelering en emulgatie-eigenschappen en wordt veel gebruikt in voedsel, bouw, medicijnen, dagelijkse chemicaliën en andere velden. De kenmerken zijn dat het na verhitting gel vormt en na afkoeling oplost, en het is een vertegenwoordiger van thermoreversible gel-materialen.

Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC)

Het is dubbel gesubstitueerd door methyl en hydroxypropyl, en is de meest gebruikte cellulose-ether van bouwkwaliteit. Het wordt gebruikt in droge mortel, coatings, lijmen, enz., en heeft uitstekende oplosbaarheid, waterretentie en adhesie. Zijn oplosbaarheid wordt niet beïnvloed door pH, en zijn thermische geleringstemperatuur is hoger dan MC.

Hydroxyethylcellulose (HEC)

Hoofdzakelijk gebruikt in latexverven op waterbasis en olieveld boorvloeistoffen, met stabiele viscositeit, uitstekende zoutbestendigheid en verdikkingseigenschappen. Kan in alkalische omgevingen worden gebruikt.

Hydroxypropylcellulose (HPC)

Het heeft uitstekende oplosbaarheid en filmvormende eigenschappen, is oplosbaar in heet water en sommige organische oplosmiddelen en wordt veel gebruikt in medicijngestuurde afgiftemiddelen en capsulematerialen.

2.2. Ionische cellulose-ethers

Dit type cellulose-ethermolecuul bevat geladen groepen, die anionische of kationische eigenschappen vertonen. Het is oplosbaar in water en kan reageren of complexen vormen met stoffen met tegengestelde ladingen.

Natriumcarboxymethylcellulose (CMC-Na)

Het is de meest gebruikte anionische cellulose-ether met goede oplosbaarheid en emulgatie-eigenschappen. Het wordt gebruikt in voedsel (verdikkingsmiddel, stabilisator), medicijnen (suspendeermiddel, kleefstof), dagelijkse chemische stof (tandpasta) en andere velden. CMC heeft een hoge viscositeit en wordt sterk beïnvloed door pH en elektrolyten.

Kationische cellulose

Gemaakt door de introductie van quaternaire ammoniumzoutgroepen, kan het worden gecombineerd met negatief geladen colloïden of moleculen en wordt het gebruikt bij het maken van papier, het verzachten van stof en de behandeling van rioolwater.

2.3. Andere gemodificeerde cellulose-ethers

Verkoppelde cellulose-ethers: verbeteren hun zwelling-en geleigenschappen door verknopingsreacties en worden vaak gebruikt in medicijnpreparaten met gecontroleerde afgifte.

Biologisch afbreekbare cellulose-ethers: in de afgelopen jaren zijn voor milieubescherming en duurzame ontwikkeling cellulosederivaten ontwikkeld die in de natuurlijke omgeving kunnen worden afgebroken.

3. Toepassingsgebieden

Bouwindustrie: zoals gebruikt in droge mortel, tegellijm, stopverfpoeder, betonadditieven, enz., om de rol van verdikking, waterretentie en verlenging van de bouwtijd te spelen.

Farmaceutische industrie: gebruikt als tabletkleefstoffen, capsuleomhulsels, matrices met gecontroleerde afgifte, oogdruppels verdikkingsmiddelen, enz.

De voedselindustrie: als verdikkingsmiddelen, emulgatoren, stabilisatoren, enz., zoals gebruikt in gelei, dranken, en specerijen.

Dagelijkse chemische producten: gebruikt in tandpasta, shampoo en huidverzorgingsproducten om een verdikkende en stabiliserende rol te spelen.

De aardolie-industrie: gebruikt in boorvloeistof om vloeibare viscositeit, opschortingsprestaties en smering te verbeteren.

Papierfabricageindustrie: verbeter de eigenschappen van het papieroppervlak en verbeter de geschiktheid voor afdrukken.

Als groen, hernieuwbaar, hoogwaardig functioneel materiaal heeft cellulose-ether brede toepassingsmogelijkheden. Met de vooruitgang van technologie en de groei van de marktvraag worden cellulose-ethervariëteiten voortdurend verrijkt en worden de prestaties continu geoptimaliseerd. Het blijft zijn positie op traditionele gebieden consolideren en vertoont ook een breed ontwikkelingspotentieel op opkomende gebieden (zoals 3D-printmaterialen, biomedische materialen en milieuvriendelijke materialen). In de toekomst zullen groene milieubescherming, hoge efficiëntie en functionele diversificatie belangrijke richtingen zijn voor de ontwikkeling van cellulose-ether.