Overzicht
Cellulose is een natuurlijk polymeer dat bestaat uit watervrije β-glucose-eenheden en heeft drie hydroxylgroepen op elke basisring.Door cellulose chemisch te modificeren, kan een verscheidenheid aan cellulosederivaten worden geproduceerd, en één daarvan is cellulose-ether.Cellulose-ether is een polymeerverbinding met een etherstructuur afgeleid van cellulose, waaronder methylcellulose, ethylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylcellulose, carboxymethylcellulose en andere.Deze derivaten worden gewoonlijk geproduceerd door alkalicellulose te laten reageren met monochlooralkaan, ethyleenoxide, propyleenoxide of monochloorazijnzuur.De resulterende cellulose-ether heeft een uitstekende wateroplosbaarheid, verdikkingsvermogen en filmvormende eigenschappen, en wordt veel gebruikt in industrieën zoals de bouw, farmaceutische industrie, voedsel en cosmetica.Cellulose-ether is een hernieuwbaar, biologisch afbreekbaar en niet-giftig materiaal, waardoor het een populair alternatief is voor synthetische polymeren.
Prestaties en functies
1. Uiterlijkkenmerken
Cellulose-ether is een wit, geurloos, vezelig poeder dat gemakkelijk vocht absorbeert en een stabiel, stroperig, transparant colloïde vormt wanneer het in water wordt opgelost.
2. Filmvorming en hechting
De chemische modificatie van cellulose om cellulose-ether te produceren heeft een aanzienlijke invloed op de eigenschappen ervan, waaronder de oplosbaarheid, het filmvormende vermogen, de hechtsterkte en de zoutbestendigheid.Deze eigenschappen maken cellulose-ether tot een zeer wenselijk polymeer met uitstekende mechanische sterkte, flexibiliteit, hittebestendigheid en koudebestendigheid.Bovendien vertoont het een goede compatibiliteit met verschillende harsen en weekmakers, waardoor het geschikt is voor gebruik bij de productie van kunststoffen, films, vernissen, kleefstoffen, latex en medicijncoatingmaterialen.Vanwege zijn veelzijdige eigenschappen is cellulose-ether een belangrijk materiaal geworden in de productie-industrie, dat verbeterde prestaties, stabiliteit en duurzaamheid biedt aan een breed scala aan producten.Als gevolg hiervan heeft het een breed scala aan toepassingen op verschillende gebieden, waaronder onder meer de farmaceutische industrie, coatings, textiel-, bouw- en voedingsmiddelenindustrie.
3. Oplosbaarheid
De oplosbaarheid van cellulose-ethers zoals methylcellulose, methylhydroxyethylcellulose, hydroxyethylcellulose en natriumcarboxymethylhydroxyethylcellulose varieert afhankelijk van de temperatuur en het gebruikte oplosmiddel.Methylcellulose en methylhydroxyethylcellulose zijn oplosbaar in koud water en sommige organische oplosmiddelen, maar slaan neer bij verhitting, waarbij methylcellulose neerslaat bij 45-60°C en het gemengde veretherde methylhydroxyethylcellulose bij 65-80°C.De neerslagen kunnen echter opnieuw oplossen als de temperatuur wordt verlaagd.Aan de andere kant zijn hydroxyethylcellulose en natriumcarboxymethylhydroxyethylcellulose bij elke temperatuur in water oplosbaar, maar onoplosbaar in organische oplosmiddelen.Deze cellulose-ethers hebben verschillende oplosbaarheids- en precipitatie-eigenschappen waardoor ze geschikt zijn voor verschillende toepassingen in industrieën zoals kunststoffen, films, coatings en lijmen.
4. Verdikking
Wanneer cellulose-ether oplost in water, vormt het een colloïdale oplossing waarvan de viscositeit wordt beïnvloed door de mate van polymerisatie van de cellulose-ether.De oplossing bevat gehydrateerde macromoleculen die niet-Newtons gedrag vertonen, dat wil zeggen dat het stromingsgedrag verandert met de uitgeoefende schuifkracht.Vanwege de macromoleculaire structuur neemt de viscositeit van de oplossing snel toe met de concentratie, maar neemt deze snel af met de temperatuurstijging.De viscositeit van cellulose-etheroplossingen wordt ook beïnvloed door de pH, ionsterkte en de aanwezigheid van andere chemicaliën.Deze unieke eigenschappen van cellulose-ether maken het bruikbaar in verschillende toepassingen, zoals lijmen, coatings, cosmetica en voedingsmiddelen.
Sollicitatie
1. Petroleumindustrie
Natriumcarboxymethylcellulose (NaCMC) is een cellulose-ether met een breed scala aan toepassingen in het olie-extractieproces.De uitstekende viscositeitsverhogende en vloeistofverliesverminderende eigenschappen maken het een populaire keuze in boorvloeistoffen, cementeervloeistoffen en breekvloeistoffen.Het heeft met name veelbelovende resultaten opgeleverd bij het verbeteren van de oliewinning.NaCMC kan verschillende oplosbare zoutvervuiling weerstaan en de oliewinning vergroten door waterverlies te verminderen, en zijn zoutbestendigheid en viscositeitsverhogend vermogen maken het ideaal voor het bereiden van boorvloeistoffen voor zoet water, zeewater en verzadigd zout water.
Natriumcarboxymethylhydroxypropylcellulose (NaCMHPC) en natriumcarboxymethylhydroxyethylcellulose (NaCMHEC) zijn twee cellulose-etherderivaten met een hoge slurrysnelheid, goede anti-calciumprestaties en een goed viscositeitsverhogend vermogen, waardoor ze uitstekende keuzes zijn als boorspoelingbehandelingsmiddelen en materialen voor het bereiden van voltooiingsvloeistoffen.Ze vertonen een superieur viscositeitsverhogend vermogen en vloeistofverliesverminderende eigenschappen vergeleken met hydroxyethylcellulose, en hun vermogen om onder het gewicht van calciumchloride te worden geformuleerd tot boorvloeistoffen met verschillende dichtheden, maakt ze tot een veelzijdig additief voor het verhogen van de olieproductie.
Hydroxyethylcellulose (HEC) is een ander cellulosederivaat dat wordt gebruikt als modderverdikkings- en stabilisatiemiddel bij het boor-, voltooiings- en cementeerproces.Vergeleken met natriumcarboxymethylcellulose en guargom heeft HEC een sterke zandsuspensie, een hoge zoutcapaciteit, goede hittebestendigheid, lage mengweerstand, minder vloeistofverlies en een gelbrekend blok.HEC wordt veel gebruikt vanwege het goede verdikkingseffect, het lage residu en andere eigenschappen.Over het geheel genomen spelen cellulose-ethers zoals NaCMC, NaCMHPC, NaCMHEC en HEC een cruciale rol in het olie-extractieproces en hebben ze een aanzienlijk potentieel getoond bij het verbeteren van de oliewinning.
2. Bouw- en verfindustrie
Natriumcarboxymethylcellulose is een veelzijdig bouwstofadditief dat kan worden gebruikt als vertrager, waterretentiemiddel, verdikkingsmiddel en bindmiddel voor bouwmetselwerk en pleistermortel.Het kan ook worden gebruikt als dispergeermiddel, watervasthoudend middel en verdikkingsmiddel voor pleisterwerk, mortel en egalisatiematerialen.Een speciaal mengsel voor metsel- en pleistermortel gemaakt van carboxymethylcellulose kan de verwerkbaarheid, het vasthouden van water en de scheurweerstand verbeteren, waardoor scheuren en holtes in de blokmuur worden vermeden.Bovendien kan methylcellulose worden gebruikt voor het maken van milieuvriendelijke materialen voor de decoratie van bouwoppervlakken voor hoogwaardige muur- en steentegeloppervlakken, evenals voor de oppervlaktedecoratie van kolommen en monumenten.
3. Dagelijkse chemische industrie
Natriumcarboxymethylcellulose is een veelzijdige stabiliserende viscositeitsverhoger die in een verscheidenheid aan producten kan worden gebruikt.In pastaproducten die vaste poedergrondstoffen bevatten, speelt het een cruciale rol bij de dispersie- en suspensiestabilisatie.Voor vloeibare of emulsiecosmetica fungeert het als verdikkings-, dispergeer- en homogeniseringsmiddel.Dit cellulosederivaat kan ook fungeren als emulsiestabilisator, zalf- en shampooverdikkingsmiddel en -stabilisator, tandpasta-hechtmiddelstabilisator en wasverdikkingsmiddel en anti-vlekmiddel.Natriumcarboxymethylhydroxypropylcellulose, een soort cellulose-ether, wordt veel gebruikt als tandpastastabilisator vanwege de thixotrope eigenschappen, die helpen de vormbaarheid en consistentie van de tandpasta te behouden.Dit derivaat is bovendien bestand tegen zout en zuur, waardoor het een effectief verdikkingsmiddel is in wasmiddelen en anti-vlekmiddelen.Natriumcarboxymethylcellulose wordt vaak gebruikt als vuildispergeermiddel, verdikkingsmiddel en dispergeermiddel bij de productie van waspoeder en vloeibare wasmiddelen.
4. Geneeskunde- en voedingsindustrie
In de farmaceutische industrie wordt Yibang-hydroxypropylcarboxymethylcellulose (HPMC) veel gebruikt als medicijnhulpstof voor orale preparaten met gecontroleerde afgifte en langdurige afgifte.Het fungeert als materiaal dat de afgifte vertraagt om de afgifte van geneesmiddelen te reguleren, en als coatingmateriaal om de afgifte van formuleringen te vertragen.Methylcarboxymethylcellulose en ethylcarboxymethylcellulose worden vaak gebruikt om tabletten en capsules te maken, of om met suiker omhulde tabletten te omhullen.In de voedingsindustrie zijn hoogwaardige cellulose-ethers effectieve verdikkingsmiddelen, stabilisatoren, hulpstoffen, watervasthoudende middelen en mechanische schuimmiddelen in verschillende voedingsmiddelen.Methylcellulose en hydroxypropylmethylcellulose worden als metabolisch inert beschouwd en zijn veilig voor consumptie.Zeer zuivere carboxymethylcellulose kan worden toegevoegd aan voedingsproducten, waaronder melk en room, specerijen, jam, gelei, ingeblikt voedsel, tafelsiroop en dranken.Bovendien kan carboxymethylcellulose worden gebruikt bij het transport en de opslag van vers fruit als plastic verpakking, wat een goed vershoudeffect, minder vervuiling, geen schade en een gemakkelijke gemechaniseerde productie oplevert.
5. Optische en elektrische functionele materialen
De zeer zuivere cellulose-ether met goede zuur- en zoutbestendigheid werkt als een elektrolytverdikkingsstabilisator en zorgt voor stabiele colloïdale eigenschappen voor alkalische en zink-mangaanbatterijen.Sommige cellulose-ethers vertonen thermotrope vloeibare kristalliniteit, zoals hydroxypropylcelluloseacetaat, dat onder 164°C cholesterische vloeibare kristallen vormt.
Belangrijkste referentie
● Woordenboek van chemische stoffen.
● Kenmerken, bereiding en industriële toepassing van cellulose-ether.
● Status Quo en ontwikkelingstrend van de cellulose-ethermarkt.
