Деривати етра целулозе су класа хемијски модификованих природних полимера целулозе. Због њихове одличне растворљивости воде, перформансе прилагођавања вискозности и осетљивости на спољне услове као што су температура и пХ, широко се користе у грађевинским материјалима, премазама, лековима, намирницама и козметици. Функција контроле вискозности целулозне етра једна је од основних карактеристика своје широке примене у многим индустријским и дневним апликацијама.
1. Структура и класификација целулозних етера
Деривати целулозе се припремају од природне целулозе путем реакције етерификације. Целулоза је полимерно једињење које су формиране мономери глукозе повезане са β-1,4-гликозидским обвезницама. Процес припреме целулозе етра обично укључује реакцију хидроксила (-ОХ) дела целулозе са етерификацијом за генерисање деривата целулозе са различитим супституентима (као што су метокси, хидроксиетил, хидроксипропил итд.).
Зависно од супституента, заједнички деривати целулозе укључују метил целулозу (МЦ), хидроксиетил целулоза (ХЕЦ), хидроксипропил метил целулоза (ХПМЦ), карбоксиметил целулоза (ЦМЦ), итд. Ове различите врсте целулозних етера имају различит својства прилагођавања целулоза. Број и положај супституената не само да утичу само на растворљивост целулозне етере, већ се директно односе на своју способност формирања вискозности у воденим решењима.
2 Механизам за формирање вискозности
Учинак вискозности који регулише целулозне етере углавном потиче од растварања у води и продужним понашањем молекуларних ланаца. Када се целулозне етри растворе у води, поларне групе формирају водоничне везе са молекулама воде, узрокујући да се молекуларни ланци целулозе одвијају у води, што је резултирало молекулама воде, а који су уплетени на молекуле целулозе, повећавајући унутрашњи трење воде и на тај начин повећавајући вискозност раствора.
Величина вискозности уско је повезана са молекуларном тежином, типом супституента, степен супституције (ДС) и степен полимеризације (ДП) целулозних етера. Генерално, већа је молекулска тежина целулозних етера и дуже молекуларни ланац, виши вискозност решења. Истовремено, различити супституенти утичу на хидрофилизацију молекула целулозе и на тај начин утичу на њихову растворљивост и вискозност у води. На пример, ХПМЦ има добру растворљивост на води и вискозност због његових хидроксипропил и метилних супституената. ЦМЦ је, међутим, има вишу вискозност јер уводи негативно набијене карбоксилне групе, које могу више да комуницирају са молекулама воде у воденом раствору.
3. Утицај спољних фактора на вискозности
Вискозност целулозе етра не зависи само од сопствене структуре, већ и на спољним факторима заштите животне средине, укључујући температуру, пХ вредност, концентрацију јона итд.
3.1 Температура
Температура је важан фактор који утиче на вискозност решења целулозног етра. Генерално, вискозност целулошког решења се смањује са све већом температуром. То је зато што све веће температуре убрзава молекуларну кретање, слаби интеракцију између молекула и узрокује да се степен молекуларних ланаца целулозе у води повећати, смањујући везујући ефекат на молекуле воде, на тај начин смањујући вискозност. Међутим, неке целулозне етере (као што су ХПМЦ) показују термичке карактеристике гелатирања у одређеном опсегу температуре, односно повећања температуре, вискозност раствора расте и на крају формира гел.
3.2 пХ вредност
ПХ вредност такође има значајан утицај на вискозност целулозе етра. За целулозне етере са јонским супституентима (као што су ЦМЦ), пХ вредност утиче на стање набоја супституената у раствору, на тај начин утичу на интеракцију између молекула и вискозности раствора. На вишим пХ вредностима карбоксил група је јонизованија, што је резултирало јачим електростатичким одбогом, чинећи молекуларни ланац лакшим да се одвик и повећа вискозност; Док је на нижим вредностима пХ, карбоксилна група није лако јонизована, електростатичка одбијања је смањена, молекуларне ланце за ланце и вискозност се смањује.
3.3 Ион концентрација
Ефекат концентрације јона на вискозитет целулозе етра је нарочито очигледан. Целулоза етра са јонским супституентима утицаће заштитни ефекат спољних јона у раствору. Како се концентрација јона у раствору повећава, спољни јони ће ослабити електростатичку одбојност између молекула етра целулозе, чинећи молекуларну ланац, чиме се учвршћује вискозност вискозности раствора. Посебно у високошколском окружењу, вискозност ЦМЦ-а значајно ће се смањити, што је од великог значаја за дизајн апликација.
4. Контрола вискозности у пољима апликације
Целулозни етар се широко користи у многим областима због своје изврсне перформанси вискозности.
4.1 Грађевински материјал
У грађевинским материјалима, целулозним етром (попут ХПМЦ-а) се често користи у сувом мешовитом малтеру, путни прах, плочице лепљиве и друге производе за подешавање вискозности смеше и побољшавају флуидност и антиеринг својства током изградње. Истовремено, то такође може одложити испаравање воде, побољшати задржавање воде и на тај начин побољшати снагу и трајност коначног производа.
4.2 Премази и мастила
Целулозне етри дјелују као згушњивачи и стабилизатори у воденим премазима и мастилама. Подешавање вискозности осигуравају изравнавање и лепљење премаза током изградње. Поред тога, такође може да побољша анти-прскање премаза, смањите пролазу и направите конструкцију више уједначене.
4.3 Медицина и храна
У пољима медицине и хране, целулозне етере (као што су ХПМЦ, ЦМЦ) често се користе као згушњивачи, емулгатори или стабилизатори. На пример, ХПМЦ, као материјал за превлачење за таблете, може постићи продужени ефекат ослобађања лекова контролом брзине растварања. У храни се ЦМЦ користи за повећање вискозности, побољшање укуса и продужити рок трајања хране.
4.4 Козметика
Примена целулозних етера у козметици углавном се концентрише у производима као што су емулзије, гелови и маске лица. Подешавањем вискозности, целулозне етри могу дати одговарајућу флуидност и текстуру за производњу производа и формирају хидратантни филм на кожи да бисте повећали комфор током употребе.
Деривати целулозе ЕТХЕР-а могу ефикасно да контролишу вискозност решења кроз своју јединствену молекуларну структуру и одзивност на спољни окружење. То је довело до њихове широке примене у многим областима као што су изградња, медицина, храна и козметика. Уз континуирани развој науке и технологије, функције целулозних етера ће се даље проширити како би се пружила прецизнији решења за контролу вискозности за више поља.
Вријеме поште: фебруар-17-2025