Какви са заместените целулозни етери?

Заместените целулозни етери са група от универсални и индустриално важни съединения, получени от целулоза, едно от най -разпространените биополимери на Земята. Тези етери се произвеждат чрез химическа модификация на хидроксилните групи (-OH) на целулозния гръбнак, което води до различни продукти с различни свойства и приложения. Приложенията варират от фармацевтични продукти, храни, продукти за лична хигиена, строителни материали, текстил и други.

Структурата на целулозата:
Целулозата е линеен полизахарид, съставен от повтарящи се глюкозни единици, свързани с β-1,4 гликозидни връзки. Повтарящите се единици се състоят от три хидроксилни групи на глюкозна единица, което прави целулозата силно хидрофилна и податлива на различни химични модификации.

Синтез на заместени целулозни етери:
Синтезът на заместени целулозни етери включва въвеждането на различни функционални групи в хидроксилните групи на целулозния гръбнак. Общите методи за синтезиране на тези етери включват етерификация и естерификация.

Реакциите на етерификация включват заместване на хидроксилни групи с алкилови или арилови групи за образуване на етерни връзки. Това може да се постигне чрез реакция с алкилови халиди, алкилови сулфати или алкилови етери при подходящи условия. Често използваните алкилиращи агенти в тези реакции включват метилхлорид, етилхлорид и бензилхлорид.

Естерификацията, от друга страна, включва подмяна на хидроксилна група с ацилна група за образуване на естерна връзка. Това може да се постигне чрез реакция с кисели хлориди, анхидриди или киселини в присъствието на катализатори. Често използваните ацилиращи средства в тези реакции включват оцетен анхидрид, ацетилхлорид и мастни киселини.

Видове заместени целулозни етери:
Метил целулоза (MC):

Метилцелулозата се произвежда чрез етерификация на целулозата с метилхлорид.
Той се използва широко като сгъстител, стабилизатор и емулгатор в различни индустрии, включително храни, фармацевтични продукти и продукти за лична хигиена.
MC образува ясен гел, когато се хидратира и проявява псевдопластично поведение, което го прави подходящ за приложения, изискващи контрол на вискозитета.
Хидроксиетилцелулоза (HEC):

Хидроксиетил целулозата се синтезира чрез етериализиране на целулоза и етилен оксид.
Обикновено се използва като сгъстител, лепило и филмово-образно средство в покрития, козметика, медицина и други индустрии.
HEC придава псевдопластично поведение на разтвора и осигурява отлични свойства на задържане на вода.
Хидроксипропилцелулоза (HPC):

Хидроксипропил целулозата се произвежда чрез етериализиране на целулоза с пропиленов оксид.
Използва се като сгъстител, стабилизатор и свързващо вещество във фармацевтични състави, особено в таблетни покрития и системи за доставяне на лекарства с контролиран освобождаване.
HPC има свойства на термогел, образувайки гелове при високи температури.
Карбоксиметилцелулоза (CMC):

Карбоксиметилцелулозата се синтезира чрез етеризиране на целулоза и натриев монохлороацетат при алкални условия.
Той се използва широко като сгъстител, стабилизатор и емулгатор в храни, фармацевтични и промишлени приложения.
CMC придава вискозитет и поведение на срязване на разтвори и образува стабилни колоидни дисперсии.
Етил хидроксиетил целулоза (EHEC):

Етил хидроксиетил целулозата е заместеният целулозен етер, който се произвежда чрез последователната етерификация на целулозата с етилен оксид и етилхлорид.
Използва се като сгъстител, модификатор на реология и филм, бивш в различни приложения, включително покрития, лепила и продукти за лична хигиена.
EHEC има по -висока разтворимост и съвместимост на водата, отколкото поотделно заместените колеги.
Характеристики на заместени целулозни етери:
Свойствата на заместените целулозни етери варират в зависимост от фактори като степен на заместване, молекулно тегло и химическа структура. Те обаче обикновено проявяват следните характеристики:

Хидрофилност: заместените целулозни етери са хидрофилни поради наличието на хидроксилни групи в тяхната структура, което им позволява да взаимодействат с водните молекули чрез водородна връзка.

Удебеляване и желиране: Много заместени целулозни етери имат сгъстяване и желовни свойства, което води до образуването на вискозни разтвори или гелове при хидратация. Вискозитетът и силата на гела зависят от фактори като концентрация на полимер и молекулно тегло.

ФОРМИРАНЕ НА ФИЛМ: Някои заместени целулозни етери са способни да образуват ясни и гъвкави филми, когато се хвърлят от разтвор. Това свойство има предимства в приложения като покрития, лепила и системи за доставяне на лекарства с контролиран освобождаване.

Стабилност: Заместените целулозни етери обикновено проявяват добра стабилност в широк диапазон от pH и температурни условия. Те са устойчиви на микробно разграждане и ензимна хидролиза, което ги прави подходящи за използване в различни състави.

Реологично поведение: Заместените целулозни етери често проявяват псевдопластично или срязване на поведение, което означава, че вискозитетът им намалява при стрес на срязване. Това свойство е желателно в приложения, изискващи лесна обработка или приложение.

Приложения на заместени целулозни етери:
Заместените целулозни етери се използват широко в много индустрии поради техните многофункционални свойства. Някои ключови приложения включват:

Хранителна промишленост: Заместени целулозни етери като карбоксиметилцелулоза (CMC) се използват като сгъстяване, стабилизатори и емулгатори в храни като сосове, превръзки и млечни продукти. Те подобряват текстурата, стабилността и усещането в устата, като същевременно удължават срока на годност.

Фармацевтични продукти: Заместните целулозни етери се използват широко във фармацевтичните формулировки като свързващи вещества, разпаления и контролирани освобождаващи агенти в таблетки, капсули и локални формулировки. Те подобряват доставката на наркотици, бионаличността и спазването на пациента.

Продукти за лична грижа: Сменените целулозни етери са често срещани съставки в продуктите за лична хигиена като шампоани, лосиони и кремове поради техните сгъстяващи, суспендиращи и филмови свойства. Те подобряват стабилността на продукта, текстурата и сензорните атрибути.

Строителни материали: Алтернативните целулозни етери се използват като добавки в строителни материали като цимент, хоросан и гипсови продукти за подобряване на обработваемостта, задържането на вода и адхезията. Те подобряват производителността и издръжливостта на тези материали.

Текстил: Заменя целулозните етери в текстилни печат и довършителни процеси, за да осигури контрол на вискозитета, адхезия и устойчивост на измиване. Те подпомагат равномерното отлагане на багрила и пигменти върху текстилни субстрати.

Нефтена и газова промишленост: Заменете целулозните етери като вискозификатори и агенти за загуба на течности при пробиване на течности, за да подобрите ефективността и безопасността на операциите за сондиране на нефт и газ.