Derivati eterskih eteričnih etera nalaze se klasa hemijski modificiranih prirodnih polimera za celulozu. Zbog svoje odlične topljivosti vode, performanse prilagodbe viskoznosti i osjetljivost na vanjske uvjete poput temperature i pH, široko se koriste u građevinskim materijalima, premazima, lijekovima, hrani i kozmetici. Kontrolna funkcija viskoznosti celuloznog etera jedna je od osnovnih karakteristika široke primjene u mnogim industrijskim i svakodnevnim aplikacijama.
1. Struktura i klasifikacija celuloznih etera
Derivati eterskih etera za celulozu pripremljeni su od prirodne celuloze kroz reakciju eterifikacije. Celuloza je polimernog spoja formiranog od monomera glukoze povezane sa β-1,4-glikosidijskim vezama. Proces pripreme celuloznog etera obično uključuje deo celuloze hidroksil (-OH) sa agentom za etiketiranje za generiranje celuloznih derivata sa različitim supstituentima (kao što su metoksi, hidroksilil, hidroksipropil itd.).
Ovisno o suptereznom, derivati za česte celuloze uključuju metil celulozu (MC), hidroksilityl celuloza (HEC), hidroksipropil metil celuloza (HPMC), karboksimetil celuloza (CMC) itd. Ove svojstva celuloze imaju različitu svojstva topljivosti i prilagođavanja viskoznosti. Broj i položaj supstituenata ne samo utječu na topljivost celuloze celuloze, već se direktno odnose na njihovu viskoznost sposobnost oblikovanja u vodenim rješenjima.
2. Mehanizam formiranja viskoznosti
Viskoznost koji regulira efekat celuloznog etera uglavnom dolazi iz njihovog raspada u vodi i proširenje ponašanja molekularnih lanaca. Kada se celulozni eteri raspuštaju u vodi, polarne grupe sa molekulama vodonika sa molekulama celulozijom da se otvori u vodi, što rezultira da se molekule vode "zaplete" oko molekula za celuloze, povećavajući se viskoznost vode.
Veličina viskoznosti usko je povezana s molekularne težine, supstituent tip, stepen zamjene (DS) i stepen polimerizacije (DP) celuloznih etera. Općenito, veća molekularna težina celuloznog etera i duže molekularni lanac, veća viskoznost rješenja. Istovremeno, različiti supstituenti utječu na hidrofiličnost molekula etera za celulozu i na taj način utječu na njihovu rastvorljivost i viskoznost u vodi. Na primjer, HPMC ima dobru vodu i stabilnost viskoznosti zbog hidroksipropila i metilskog supstituenta. CMC, međutim, ima veću viskoznost, jer uvodi negativno nabijene karboksilne grupe, što više ne može snažnije komunicirati s molekulama vode u vodenoj otopini.
3. Učinak vanjskih faktora na viskoznost
Viskoznost celulozni etera ne ovisi ne samo na vlastitu strukturu, već i na vanjskim faktorima okoliša, uključujući temperaturu, pH vrijednost, koncentraciju jona itd.
3.1 Temperatura
Temperatura je važan faktor koji utječe na viskoznost rešenja eterskog etera. Općenito, viskoznost eteričnog rješenja celuloze smanjuje se sa sve većem temperaturom. To je zato što povećana temperatura ubrzava molekularnu kretanju, slabi interakciju između molekula i uzrokuje da se uviđaju molekularne lance celuloze u vodi za povećanje, smanjujući obvezujući efekt na molekule vode, na taj način smanjenje viskoznosti. Međutim, neki celulozni eteri (poput HPMC) pokazuju termičke gelacijske karakteristike unutar određenog temperaturnog opsega, odnosno, jer se temperatura povećava, viskoznost otopine se povećava i na kraju čini gel.
3.2 PH vrijednost
PH vrijednost također ima značajan utjecaj na viskoznost etera za celuloze. Za celulozne etere sa jonskim supstituentima (kao što su CMC), pH vrijednost utječe na stanje punjenja za supstituele u rješenju, čime se utječe na interakciju između molekula i viskoznosti rješenja. Na većim pH vrijednostima, karboksilna grupa je više jonizirana, što rezultira jačom elektrostatičkom odbojnom odbojnom, što se molekularni lanac lakše odvija i povećava viskoznost; Dok je pri nižim pH vrijednostima, karboksilna grupa nije lako jonizirana, elektrostatičko odbojnost se smanjuje, uvijači molekularne lanca i viskoznost se smanjuje.
3.3 Koncentracija jona
Učinak koncentracije jona na viskoznost celuloznog etera posebno je očit. Na celulozni eter sa jonskim supstituenti utjecat će zaštitni učinak vanjskih jona u otopinu. Kako se koncentracija jona u rješenju povećava, vanjski joni će oslabiti elektrostatičko odbojnost između molekula eterike celuloze, čime se molekularni lanac čine čvršće, na taj način smanjujući viskoznost rješenja. Pogotovo u visokotlatnoj okolini, viskoznost CMC-a značajno će se smanjiti, što je od velikog značaja za dizajn aplikacija.
4. Kontrola viskoznosti u poljima za prijavu
Eter celuloze široko se koristi u mnogim poljima zbog izvrsne performanse prilagođavanja viskoznosti.
4.1 Građevinski materijal
U građevinskim materijalima, eter celuloze (poput HPMC-a) često se koristi u suhom miješanom malteru, kitov puder, ljepilo za pločice i ostale proizvode za podešavanje viskoznosti smjese i poboljšanje svojstava fluidnosti i protukrivljenosti tijekom izgradnje. Istovremeno može odgoditi i isparavanje vode, poboljšati zadržavanje vode materijala i na taj način poboljšati snagu i trajnost konačnog proizvoda.
4.2 Premazi i mastila
Celulozni eteri djeluju kao zgušnjivači i stabilizatori u vodenim premazima i mastilama. Podešavanjem viskoznosti osiguravaju izravnavanje i prijanjanje premaza tokom izgradnje. Pored toga, može poboljšati i protiv prskanja premaza, smanjiti saginjanje i izvršio izgradnju uniformi.
4.3 Medicina i hrana
U oblastima medicine i hrane, celuloznih etera (poput HPMC-a, CMC) često se koriste kao zgušnjivači, emulgatori ili stabilizatori. Na primjer, HPMC, kao materijal za oblaganje tableta, može postići kontinuirani efekat ispuštanja lijekova kontrolom brzine raspuštanja. U hrani se CMC koristi za povećanje viskoznosti, poboljšanje ukusa i produžiti rok trajanja hrane.
4.4 Kozmetika
Primjena celuloznih etera u kozmetici uglavnom je koncentrirana u proizvodima kao što su emulzije, gelovi i maske za lice. Podešavanjem viskoznosti, celulozni eteri mogu pružiti proizvodnu fluidnost i teksturu, a formiraju hidratantni film na koži kako bi povećao udobnost tokom upotrebe.
Derivati eterskih etera za eteriju mogu učinkovito kontrolirati viskoznost rješenja kroz jedinstvenu molekularnu strukturu i odzivnost na vanjsko okruženje. To je dovelo do svoje široke primjene u mnogim poljima kao što su izgradnja, lijekovi, hrana i kozmetika. Sa kontinuiranim razvojem nauke i tehnologije, funkcije celuloznih etera bit će dodatno proširene kako bi se osigurala preciznija rešenja za kontrolu viskoznosti za više polja.
Pošta: Feb-17-2025