Вытворныя эфіру цэлюлозы - гэта клас хімічна мадыфікаванай натуральнай цэлюлознай палімеры. З -за выдатнай растваральнасці вады, эфектыўнасці рэгулявання глейкасці і адчувальнасці да знешніх умоў, такіх як тэмпература і рН, яны шырока выкарыстоўваюцца ў будаўнічых матэрыялах, пакрыццях, леках, прадуктах харчавання і касметыцы. Функцыя кантролю глейкасці цэлюлознага эфіру з'яўляецца адной з асноўных характарыстык яго шырокага прымянення ў многіх прамысловых і штодзённых прыкладаннях.
1. Структура і класіфікацыя эфіраў цэлюлозы
Вытворныя эфіру цэлюлозы рыхтуюцца з натуральнай цэлюлозы з дапамогай эфірнай рэакцыі. Цэлюлоза-гэта палімернае злучэнне, якое ўтвараецца манамерамі глюкозы, злучаных β-1,4-глікозіднымі сувязямі. Працэс падрыхтоўкі эфіру цэлюлозы звычайна ўключае ў сябе рэакцыю гідраксілу (-OH) часткі цэлюлозы з эфірным сродкам для стварэння вытворных цэлюлозы з рознымі заменнікамі (напрыклад, метоксі, гідраксіэтыла, гідраксіпропил і г.д.).
У залежнасці ад заменнікаў, звычайных вытворных эфіру цэлюлозы ўключаюць метил цэлюлозу (MC), гідраксіэтыл -цэлюлозу (HEC), гідраксіпрапапіл -метил цэлюлозу (HPMC), карбоксиметил -цэлюлозу (CMC) і г.д. Гэтыя розныя тыпы эфіраў цэлюлозы маюць розныя растваральнасць і ўсялякі спрыт. Колькасць і становішча заменнікаў не толькі ўплываюць на растваральнасць вады цэлюлозных эфіраў, але і непасрэдна звязаны з іх здольнасцю да глейкасці ў водных растворах.
2. Механізм фарміравання глейкасці
Глейкасць, які рэгулюе эфект эфіраў цэлюлозы, у асноўным адбываецца ад іх растварэння ў вадзе і пашырэння паводзін малекулярных ланцугоў. Калі эфіры цэлюлозы раствараюцца ў вадзе, палярныя групы ўтвараюць вадародныя сувязі з малекуламі вады, у выніку чаго малекулярныя ланцугі цэлюлозы разгортваюцца ў вадзе, што прыводзіць да таго, што малекулы вады былі "заблытаныя" вакол малекул цэлюлозы, павялічваючы ўнутранае трэнне вады і, такім чынам, павялічваючы візу рашэння.
Велічыня глейкасці цесна звязана з малекулярнай масай, заменным тыпам, ступенню замены (DS) і ступенню палімерызацыі (ДП) эфіраў цэлюлозы. Звычайна, чым большая малекулярная маса эфіраў цэлюлозы і даўжэй малекулярная ланцуг, тым вышэй глейкасць раствора. У той жа час розныя заменнікі ўплываюць на гідрафільнасць малекул эфіру цэлюлозы і, такім чынам, уплываюць на іх растваральнасць і глейкасць у вадзе. Напрыклад, HPMC мае добрую растваральнасць у вадзе і стабільнасць глейкасці з -за гідраксіпрапілавых і метылавых заменнікаў. CMC, аднак, мае больш высокую глейкасць, паколькі ён уводзіць негатыўна зараджаныя карбоксільныя групы, якія могуць больш моцна ўзаемадзейнічаць з малекуламі вады ў водным растворы.
3. Уплыў знешніх фактараў на глейкасць
Глейкасць эфіру цэлюлозы залежыць не толькі ад уласнай структуры, але і ад знешніх фактараў навакольнага асяроддзя, уключаючы тэмпературу, значэнне рН, канцэнтрацыю іёнаў і г.д.
3.1 Тэмпература
Тэмпература з'яўляецца важным фактарам, які ўплывае на глейкасць раствора эфіру цэлюлозы. Звычайна глейкасць раствора эфіру цэлюлозы памяншаецца з павелічэннем тэмпературы. Гэта таму, што павышэнне тэмпературы паскарае малекулярны рух, аслабляе ўзаемадзеянне паміж малекуламі і выклікае ступень кёрвання малекулярных ланцугоў цэлюлозы ў вадзе, зніжаючы ўздзеянне звязвання на малекулы вады, тым самым памяншаючы глейкасць. Аднак некаторыя эфіры цэлюлозы (напрыклад, HPMC) маюць характарыстыкі цеплавога гелерацыі ў пэўным дыяпазоне тэмпературы, гэта значыць, па меры павелічэння тэмпературы глейкасць раствора павялічваецца і ў канчатковым выніку ўтварае гель.
3,2 Значэнне PH
Значэнне рН таксама аказвае значны ўплыў на глейкасць эфіру цэлюлозы. Для эфіраў цэлюлозы з іённымі заменнікамі (напрыклад, CMC) значэнне рН ўплывае на стан зарадкі заменнікаў у растворы, што ўплывае на ўзаемадзеянне паміж малекуламі і глейкасцю раствора. Пры больш высокіх значэннях рН карбоксільная група больш іянізуецца, што прыводзіць да больш моцнага электрастатычнага адштурхоўвання, што палягчае малекулярную ланцужок прасцей разгортвацца і павялічваючы глейкасць; У той час як пры больш нізкіх значэннях рН, карбоксільная група не лёгка іянізуецца, электрастатычнае адштурхванне памяншаецца, малекулярныя завіткі і глейкасць памяншаюцца.
3.3 Канцэнтрацыя іёнаў
Уплыў канцэнтрацыі іёнаў на глейкасць эфіру цэлюлозы асабліва відавочны. Эфір цэлюлозы з іённымі заменнікамі паўплывае на экранавы эфект знешніх іёнаў у растворы. Па меры павелічэння канцэнтрацыі іёнаў у растворы, знешнія іёны будуць аслабляць электрастатычнае адштурхванне паміж малекуламі эфіру цэлюлозы, што робіць малекулярную ланцужок больш шчыльна, зніжаючы глейкасць раствора. Асабліва ў асяроддзі высокай солі глейкасць CMC значна зніжаецца, што мае вялікае значэнне для распрацоўкі прыкладанняў.
4. Кантроль глейкасці ў палях прыкладання
Эфір цэлюлозы шырока выкарыстоўваецца ў многіх галінах з -за выдатнай эфектыўнасці рэгулявання глейкасці.
4.1 Будаўнічыя матэрыялы
У будаўнічых матэрыялах, эфір цэлюлозы (напрыклад, HPMC) часта выкарыстоўваецца ў сухім змешванні раствора, шпаклява-парашку, пліткавай клеі і іншых прадуктах для рэгулявання глейкасці сумесі і ўзмацнення цякучасці і супрацьзапанкавых уласцівасцей падчас будаўніцтва. У той жа час ён таксама можа затрымаць выпарэнне вады, палепшыць утрыманне вады матэрыялаў і, такім чынам, палепшыць трываласць і даўгавечнасць канчатковага прадукту.
4,2 пакрыцці і фарбы
Цэлюлозныя эфіры дзейнічаюць як загушчальнікі і стабілізатары ў пакрыццях на воднай аснове і чарнілах. Карэкціруючы глейкасць, яны забяспечваюць выраўноўванне і адгезію пакрыцця падчас будаўніцтва. Акрамя таго, ён таксама можа палепшыць супрацьразовы пакрыцця, паменшыць правісанне і зрабіць будаўніцтва больш раўнамерным.
4.3 Медыцына і ежа
У галінах медыцыны і прадуктаў харчавання, эфіры цэлюлозы (напрыклад, HPMC, CMC) часта выкарыстоўваюцца ў якасці загушчальнікаў, эмульгатараў або стабілізатараў. Напрыклад, HPMC, як матэрыял для пакрыцця для планшэтаў, можа дасягнуць устойлівага эфекту лекаў, кантралюючы хуткасць растварэння. У ежы CMC выкарыстоўваецца для павелічэння глейкасці, паляпшэння густу і пашырэння тэрміну захоўвання ежы.
4.4 касметыка
Прымяненне эфіраў цэлюлозы ў касметыцы ў асноўным сканцэнтравана ў такіх прадуктах, як эмульсіі, гелі і маскі для асобы. Карэкціруючы глейкасць, эфіры цэлюлозы могуць даць прадукту адпаведную цякучасць і тэкстуру і сфармаваць ўвільгатняе плёнку на скуры, каб павялічыць камфорт падчас выкарыстання.
Вытворныя эфіру цэлюлозы могуць эфектыўна кантраляваць глейкасць раствораў праз іх унікальную малекулярную структуру і спагадлівасць да знешняга асяроддзя. Гэта прывяло да іх шырокага прымянення ў многіх галінах, такіх як будаўніцтва, медыцына, харчаванне і касметыка. З пастаянным развіццём навукі і тэхналогій функцыі эфіраў цэлюлозы будуць пашыраны, каб забяспечыць больш дакладныя рашэнні па кантролі за глейкасцю для атрымання дадатковых абласцей.
Час паведамлення: 17 лютага