Tổng quan
Cellulose là một polyme tự nhiên bao gồm các đơn vị β-glucose khan và nó có ba nhóm hydroxyl trên mỗi vòng bazơ.Bằng cách biến đổi cellulose về mặt hóa học, nhiều loại dẫn xuất cellulose có thể được tạo ra và một trong số đó là ete cellulose.Cellulose ether là một hợp chất polymer có cấu trúc ether có nguồn gốc từ cellulose, bao gồm methyl cellulose, ethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, carboxymethyl cellulose và các loại khác.Các dẫn xuất này thường được tạo ra bằng cách cho xenluloza kiềm phản ứng với monochloroalkane, ethylene oxit, propylene oxit hoặc axit monochloroacetic.Ether cellulose thu được có khả năng hòa tan trong nước tuyệt vời, khả năng làm đặc và đặc tính tạo màng và được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như xây dựng, dược phẩm, thực phẩm và mỹ phẩm.Cellulose ether là vật liệu tái tạo, phân hủy sinh học và không độc hại, khiến nó trở thành vật liệu thay thế phổ biến cho polyme tổng hợp.
Hiệu suất và tính năng
1. Đặc điểm ngoại hình
Cellulose ether là chất bột màu trắng, không mùi, dạng sợi, dễ hút ẩm và tạo thành chất keo ổn định, nhớt, trong suốt khi hòa tan trong nước.
2. Sự hình thành và bám dính của màng
Việc biến đổi hóa học cellulose để tạo ra ete cellulose ảnh hưởng đáng kể đến các đặc tính của nó, bao gồm độ hòa tan, khả năng tạo màng, độ bền liên kết và khả năng kháng muối.Những đặc tính này làm cho ete cellulose trở thành một loại polyme được ưa chuộng với độ bền cơ học, tính linh hoạt, khả năng chịu nhiệt và chịu lạnh tuyệt vời.Ngoài ra, nó còn có khả năng tương thích tốt với các loại nhựa và chất hóa dẻo khác nhau, khiến nó phù hợp để sử dụng trong sản xuất nhựa, màng, vecni, chất kết dính, mủ cao su và vật liệu phủ thuốc.Do đặc tính linh hoạt của nó, ete xenlulo đã trở thành vật liệu quan trọng trong ngành sản xuất, mang lại hiệu suất, độ ổn định và độ bền được cải thiện cho nhiều loại sản phẩm.Kết quả là, nó có nhiều ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm dược phẩm, sơn, dệt may, xây dựng và công nghiệp thực phẩm, cùng nhiều lĩnh vực khác.
3. Độ hòa tan
Độ hòa tan của ete cellulose như methylcellulose, methyl hydroxyethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose và natri carboxymethyl hydroxyethyl cellulose thay đổi tùy thuộc vào nhiệt độ và dung môi được sử dụng.Methylcellulose và methyl hydroxyethyl cellulose hòa tan trong nước lạnh và một số dung môi hữu cơ nhưng kết tủa khi đun nóng, kết tủa methylcellulose ở 45-60°C và hỗn hợp methyl hydroxyethyl cellulose đã ete hóa ở 65-80°C.Tuy nhiên, kết tủa có thể hòa tan lại khi nhiệt độ hạ xuống.Mặt khác, hydroxyethyl cellulose và natri carboxymethyl hydroxyethyl cellulose hòa tan trong nước ở mọi nhiệt độ nhưng không hòa tan trong dung môi hữu cơ.Các ete xenlulo này có các đặc tính hòa tan và kết tủa khác nhau khiến chúng phù hợp cho các ứng dụng khác nhau trong các ngành công nghiệp như nhựa, màng, chất phủ và chất kết dính.
4. Làm dày
Khi ete xenlulo hòa tan trong nước, nó tạo thành dung dịch keo có độ nhớt bị ảnh hưởng bởi mức độ trùng hợp của ete xenlulo.Dung dịch chứa các đại phân tử hydrat hóa có đặc tính phi Newton, tức là đặc tính dòng chảy thay đổi khi có lực cắt tác dụng.Do cấu trúc cao phân tử, độ nhớt của dung dịch tăng nhanh khi nồng độ nhưng giảm nhanh khi tăng nhiệt độ.Độ nhớt của dung dịch ete cellulose cũng bị ảnh hưởng bởi độ pH, cường độ ion và sự hiện diện của các hóa chất khác.Những đặc tính độc đáo này của ete xenlulo làm cho nó hữu ích trong nhiều ứng dụng khác nhau như chất kết dính, chất phủ, mỹ phẩm và thực phẩm.
Ứng dụng
1. Công nghiệp Dầu khí
Natri carboxymethyl cellulose (NaCMC) là một ete cellulose có nhiều ứng dụng trong quá trình chiết xuất dầu.Đặc tính tăng độ nhớt và giảm thất thoát chất lỏng tuyệt vời của nó làm cho nó trở thành lựa chọn phổ biến trong dung dịch khoan, dung dịch xi măng và dung dịch bẻ gãy.Đặc biệt, nó đã cho thấy kết quả đầy hứa hẹn trong việc cải thiện khả năng thu hồi dầu.NaCMC có thể chống lại các loại ô nhiễm muối hòa tan khác nhau và tăng khả năng thu hồi dầu bằng cách giảm mất nước, đồng thời khả năng kháng muối và tăng độ nhớt của nó khiến nó trở nên lý tưởng để chuẩn bị dung dịch khoan cho nước ngọt, nước biển và nước muối bão hòa.
Natri carboxymethyl hydroxypropyl cellulose (NaCMHPC) và natri carboxymethyl hydroxyethyl cellulose (NaCMHEC) là hai dẫn xuất ete cellulose có tốc độ tạo bùn cao, hiệu suất chống canxi tốt và khả năng tăng độ nhớt tốt, khiến chúng trở thành lựa chọn tuyệt vời làm chất xử lý bùn khoan và vật liệu cho chuẩn bị chất lỏng hoàn thiện.Chúng thể hiện khả năng tăng độ nhớt vượt trội và đặc tính giảm thất thoát chất lỏng so với hydroxyethyl cellulose, đồng thời khả năng tạo thành dung dịch khoan có mật độ khác nhau dưới trọng lượng của canxi clorua khiến chúng trở thành chất phụ gia linh hoạt để tăng sản lượng dầu.
Hydroxyethyl cellulose (HEC) là một dẫn xuất cellulose khác được sử dụng làm chất làm đặc và ổn định bùn trong quá trình khoan, hoàn thiện và gắn xi măng.So với natri carboxymethyl cellulose và guar gum, HEC có huyền phù cát mạnh, khả năng chứa muối cao, khả năng chịu nhiệt tốt, khả năng chống trộn thấp, ít mất chất lỏng và khả năng phá vỡ gel.HEC đã được sử dụng rộng rãi do tác dụng làm đặc tốt, cặn thấp và các đặc tính khác.Nhìn chung, ete xenlulo như NaCMC, NaCMHPC, NaCMHEC và HEC đóng vai trò quan trọng trong quá trình chiết xuất dầu và đã cho thấy tiềm năng đáng kể trong việc cải thiện khả năng thu hồi dầu.
2. Ngành xây dựng và sơn
Natri carboxymethyl cellulose là một chất phụ gia vật liệu xây dựng linh hoạt có thể được sử dụng làm chất làm chậm, chất giữ nước, chất làm đặc và chất kết dính để xây dựng vữa xây và trát tường.Nó cũng có thể được sử dụng làm chất phân tán, chất giữ nước và chất làm đặc cho thạch cao, vữa và vật liệu san lấp mặt bằng.Phụ gia vữa xây và trát đặc biệt được làm từ carboxymethyl cellulose có thể cải thiện khả năng thi công, giữ nước và chống nứt, tránh nứt và tạo lỗ rỗng trên tường khối.Ngoài ra, methyl cellulose có thể được sử dụng để làm vật liệu trang trí bề mặt tòa nhà thân thiện với môi trường cho bề mặt tường và gạch đá cao cấp, cũng như trang trí bề mặt của cột và tượng đài.
3. Công nghiệp hóa chất hàng ngày
Natri carboxymethyl cellulose là chất ổn định độ nhớt linh hoạt có thể được sử dụng trong nhiều loại sản phẩm.Trong các sản phẩm dán có chứa nguyên liệu bột rắn, nó đóng một vai trò quan trọng trong việc phân tán và ổn định huyền phù.Đối với mỹ phẩm dạng lỏng hoặc nhũ tương, nó có chức năng như một chất làm đặc, phân tán và đồng nhất.Dẫn xuất cellulose này cũng có thể hoạt động như một chất ổn định nhũ tương, chất làm đặc và ổn định thuốc mỡ và dầu gội, chất ổn định chất kết dính kem đánh răng, chất làm đặc chất tẩy rửa và chất chống vết bẩn.Natri carboxymethyl hydroxypropyl cellulose, một loại ete cellulose, được sử dụng rộng rãi làm chất ổn định kem đánh răng do đặc tính thixotropic của nó, giúp duy trì khả năng định dạng và tính nhất quán của kem đánh răng.Dẫn xuất này cũng có khả năng kháng muối và axit, làm cho nó trở thành chất làm đặc hiệu quả trong chất tẩy rửa và chất chống vết bẩn.Natri carboxymethyl cellulose thường được sử dụng làm chất phân tán bụi bẩn, chất làm đặc và chất phân tán trong sản xuất bột giặt và chất tẩy rửa dạng lỏng.
4. Công nghiệp y tế và thực phẩm
Trong ngành công nghiệp dược phẩm, Yibang hydroxypropyl carboxymethylcellulose (HPMC) được sử dụng rộng rãi như một tá dược để giải phóng thuốc qua đường uống và các chế phẩm giải phóng kéo dài.Nó hoạt động như một vật liệu làm chậm quá trình giải phóng để điều chỉnh sự giải phóng thuốc và như một vật liệu bao phủ để trì hoãn việc giải phóng các công thức.Methyl carboxymethyl cellulose và ethyl carboxymethyl cellulose thường được sử dụng để làm viên nén và viên nang, hoặc để bọc viên nén bao đường.Trong ngành công nghiệp thực phẩm, ete cellulose cao cấp là chất làm đặc, chất ổn định, tá dược, chất giữ nước và chất tạo bọt cơ học hiệu quả trong các loại thực phẩm khác nhau.Methylcellulose và hydroxypropylmethylcellulose được coi là trơ về mặt trao đổi chất và an toàn khi tiêu thụ.Carboxymethylcellulose có độ tinh khiết cao có thể được thêm vào các sản phẩm thực phẩm, bao gồm sữa và kem, gia vị, mứt, thạch, thực phẩm đóng hộp, xi-rô để bàn và đồ uống.Ngoài ra, carboxymethyl cellulose có thể được sử dụng trong vận chuyển và bảo quản trái cây tươi dưới dạng màng bọc nhựa, mang lại hiệu quả giữ tươi tốt, ít gây ô nhiễm, không hư hỏng và dễ dàng cơ giới hóa sản xuất.
5. Vật liệu chức năng quang và điện
Ether cellulose có độ tinh khiết cao với khả năng kháng axit và muối tốt đóng vai trò là chất ổn định làm dày chất điện phân, mang lại đặc tính keo ổn định cho pin kiềm và kẽm-mangan.Một số ete xenlulo có tính kết tinh lỏng nhiệt động, chẳng hạn như hydroxypropyl xenluloza axetat, tạo thành tinh thể lỏng cholesteric ở nhiệt độ dưới 164°C.
Tài liệu tham khảo chính
● Từ điển Hóa chất.
● Đặc điểm, điều chế và ứng dụng công nghiệp của ete xenlulo.
● Hiện trạng và xu hướng phát triển của thị trường Ether Cellulose.