Introdução e classificação de éteres de celulose

Éteres de celuloseSão uma classe de compostos poliméricos não iônicos ou iônicos modificados a partir de celulose natural por reação de eterificação. Ele retém a estrutura básica do esqueleto da celulose natural e, ao mesmo tempo, introduzindo diferentes grupos de eterificação (como metil, hidroxipropil, carboximetil, etc.), tem boa solubilidade em água, estabilidade térmica, formação de filme, adesão, emulsificação, espessamento e outras propriedades. É amplamente utilizado em materiais de construção, medicina, alimentos, produtos químicos diários, perfuração de petróleo e outras indústrias.

1. princípio de preparação de éteres de celulose

A celulose natural é um polímero linear composto de unidades de D-glicose conectadas por ligações β-1,4-glicosídicas. A molécula contém um grande número de grupos hidroxila (cada unidade de glicose contém três grupos hidroxila). Esses grupos hidroxila são fáceis de reagir com agentes eterificantes para formar éteres de celulose. As etapas usuais de preparação incluem: tratamento de alcalinização, reação de eterificação e neutralização, lavagem, secagem e outros processos. Os agentes eterificantes comuns incluem ácido cloroacético, metanol, óxido de propileno, cloreto de metila, etc.

2. classificação principal de éteres de celulose

Os éteres de celulose podem ser divididos nas seguintes categorias de acordo com os diferentes grupos substituintes introduzidos e a diferença na solubilidade:

2.1. Éteres de celulose não iônicos

Os grupos substituintes deste tipo de éter de celulose são geralmente não iônicos, como metila, hidroxipropil, etc. Sua solução aquosa é neutra ou fracamente ácida e tem boa solubilidade em água, espessamento, retenção de água e propriedades de formação de filme.

Celulose metil (MC)

Feito por reação de metilação, tem boas propriedades de gelificação térmica e emulsificação e é amplamente utilizado em alimentos, construção, medicina, produtos químicos diários e outros campos. Suas características são que ele forma gel após o aquecimento e se dissolve após o resfriamento, e é um representante de materiais de gel termoreversíveis.

Hidroxipropil metil celulose (HPMC)

É duplo-substituído por metil e hidroxipropil e é a variedade de éter de celulose de grau de construção mais comumente usada. É usado em argamassa seca, revestimentos, colas, etc., e tem excelente solubilidade, retenção de água e adesão. Sua solubilidade não é afetada pelo pH, e sua temperatura de gelificação térmica é maior do que MC.

Hidroxietil celulose (HEC)

Usado principalmente em tintas de látex à base de água e fluidos de perfuração de campos petrolíferos, com viscosidade estável, excelente resistência ao sal e propriedades de espessamento. Pode ser usado em ambientes alcalinos.

Hidroxipropil celulose (HPC)

Tem excelentes propriedades de solubilidade e formação de filme, é solúvel em água quente e alguns solventes orgânicos e é amplamente utilizado em agentes de liberação controlados por drogas e materiais de cápsula.

2.2. Éteres de celulose iônica

Este tipo de molécula de éter de celulose contém grupos carregados, que exibem propriedades aniônicas ou catiônicas. É solúvel em água e pode reagir ou formar complexos com substâncias com cargas opostas.

Carboximetilcelulose de sódio (CMC-Na)

É o éter de celulose aniônico mais comumente usado com boas propriedades de solubilidade e emulsificação. É usado em alimentos (espessante, estabilizador), medicamentos (agente de suspensão, adesivo), produtos químicos diários (creme dental) e outros campos. O CMC tem alta viscosidade e é muito afetado pelo pH e eletrólitos.

Celulose catiônica

Feito pela introdução de grupos de sal de amônio quaternário, ele pode se combinar com colóides ou moléculas carregadas negativamente e é usado em dimensionamento de fabricação de papel, amolecimento de tecidos e tratamento de esgoto.

2.3. Outros éteres de celulose modificados

Éteres de celulose reticulados: melhoram suas propriedades de inchaço e gel por meio de reações de reticulação e são frequentemente usados em preparações de medicamentos de liberação controlada.

Éteres de celulose biodegradáveis: nos últimos anos, para fins de proteção ambiental e desenvolvimento sustentável, foram desenvolvidos derivados de celulose que podem ser degradados no ambiente natural.

3. áreas de aplicação

Indústria da construção: como usado em argamassa seca, adesivo de ladrilho, pó de massa, aditivos de concreto, etc., para desempenhar o papel de espessamento, retenção de água e prolongamento do tempo de construção.

Indústria farmacêutica: usada como adesivos de comprimidos, cápsulas, matrizes de agentes de liberação controlada, espessantes de colírios, etc.

Indústria alimentar: como espessantes, emulsionantes, estabilizadores, etc., como usados em geleia, bebidas e condimentos.

Produtos químicos diários: usados em pasta de dente, xampu e produtos de cuidados com a pele para desempenhar um papel de espessamento e estabilização.

Indústria do petróleo: usado no fluido de perfuração para melhorar a viscosidade do líquido, o desempenho da suspensão e a lubricidade.

Indústria de fabricação de papel: melhore as propriedades da superfície do papel e melhore a adequação da impressão.

Como um material funcional verde, renovável e de alto desempenho, o éter de celulose tem amplas perspectivas de aplicação. Com o avanço da tecnologia e o crescimento da demanda do mercado, as variedades de éter de celulose são constantemente enriquecidas e o desempenho é continuamente otimizado. Ele continua a consolidar sua posição em campos tradicionais e também mostra amplo potencial de desenvolvimento em campos emergentes (como materiais de impressão 3D, materiais biomédicos e materiais ecológicos). No futuro, a proteção ambiental verde, alta eficiência e diversificação funcional serão direções importantes para o desenvolvimento do éter de celulose.