Visió general
La cel·lulosa és un polímer natural compost per unitats de β-glucosa anhidre i té tres grups hidroxil a cada anell base.Modificant químicament la cel·lulosa, es poden produir una varietat de derivats de cel·lulosa, i un d'ells és l'èter de cel·lulosa.L'èter de cel·lulosa és un compost polimèric amb una estructura d'èter derivada de la cel·lulosa, que inclou la metilcel·lulosa, l'etilcel·lulosa, la hidroxietilcel·lulosa, la hidroxipropilcel·lulosa, la carboximetilcel·lulosa i altres.Aquests derivats es produeixen generalment fent reaccionar cel·lulosa alcalina amb monocloroalcà, òxid d'etilè, òxid de propilè o àcid monocloroacètic.L'èter de cel·lulosa resultant té una excel·lent solubilitat en aigua, capacitat d'espessiment i propietats pel·lícules, i s'utilitza àmpliament en indústries com la construcció, la farmacèutica, l'alimentació i la cosmètica.L'èter de cel·lulosa és un material renovable, biodegradable i no tòxic, el que el converteix en una alternativa popular als polímers sintètics.
Rendiment i característiques
1. Característiques de l'aparença
L'èter de cel·lulosa és una pols blanca, inodora i fibrosa que absorbeix fàcilment la humitat i forma un col·loide estable, viscós i transparent quan es dissol a l'aigua.
2. Formació i adhesió de pel·lícules
La modificació química de la cel·lulosa per produir èter de cel·lulosa afecta significativament les seves propietats, incloses la seva solubilitat, capacitat de formació de pel·lícules, força d'enllaç i resistència a la sal.Aquestes característiques fan que l'èter de cel·lulosa sigui un polímer molt desitjable amb una excel·lent resistència mecànica, flexibilitat, resistència a la calor i resistència al fred.A més, presenta una bona compatibilitat amb diverses resines i plastificants, per la qual cosa és adequat per al seu ús en la producció de plàstics, pel·lícules, vernissos, adhesius, làtex i materials de recobriment de fàrmacs.A causa de les seves propietats versàtils, l'èter de cel·lulosa s'ha convertit en un material important en la indústria manufacturera, proporcionant un millor rendiment, estabilitat i durabilitat a una àmplia gamma de productes.Com a resultat, té un ampli ventall d'aplicacions en diversos camps, com ara farmacèutica, recobriments, tèxtils, construcció i indústries alimentàries, entre d'altres.
3. Solubilitat
La solubilitat dels èters de cel·lulosa com la metilcel·lulosa, la metilhidroxietilcel·lulosa, la hidroxietilcel·lulosa i la carboximetilhidroxietilcel·lulosa de sodi varia segons la temperatura i el dissolvent utilitzat.La metilcel·lulosa i la metilhidroxietilcel·lulosa són solubles en aigua freda i alguns dissolvents orgànics, però precipiten quan s'escalfen, amb la metilcel·lulosa precipitant a 45-60 °C i la metilhidroxietilcel·lulosa mixta eterificada a 65-80 °C.No obstant això, els precipitats es poden tornar a dissoldre quan es redueix la temperatura.D'altra banda, la hidroxietilcel·lulosa i la carboximetil hidroxietil cel·lulosa sòdica són solubles en aigua a qualsevol temperatura però insolubles en dissolvents orgànics.Aquests èters de cel·lulosa tenen diferents propietats de solubilitat i precipitació que els fan adequats per a diverses aplicacions en indústries com ara plàstics, pel·lícules, recobriments i adhesius.
4. Engrossiment
Quan l'èter de cel·lulosa es dissol en aigua, forma una solució col·loïdal la viscositat de la qual està influenciada pel grau de polimerització de l'èter de cel·lulosa.La solució conté macromolècules hidratades que presenten un comportament no newtonià, és a dir, el comportament del flux canvia amb la força de cisalla aplicada.A causa de l'estructura macromolecular, la viscositat de la solució augmenta ràpidament amb la concentració, però disminueix ràpidament amb l'augment de la temperatura.La viscositat de les solucions d'èter de cel·lulosa també està influenciada pel pH, la força iònica i la presència d'altres productes químics.Aquestes propietats úniques de l'èter de cel·lulosa el fan útil en diverses aplicacions com ara adhesius, recobriments, cosmètics i productes alimentaris.
Aplicació
1. Indústria del petroli
La carboximetil cel·lulosa sòdica (NaCMC) és un èter de cel·lulosa amb una àmplia gamma d'aplicacions en el procés d'extracció d'oli.Les seves excel·lents propietats que augmenten la viscositat i redueixen la pèrdua de fluids el converteixen en una opció popular en fluids de perforació, fluids de ciment i fluids de fracturació.En particular, ha mostrat resultats prometedors en la millora de la recuperació del petroli.NaCMC pot resistir diverses contaminacions de sal soluble i augmentar la recuperació del petroli reduint la pèrdua d'aigua, i la seva resistència a la sal i la seva capacitat per augmentar la viscositat el fan ideal per preparar fluids de perforació per a aigua dolça, aigua de mar i aigua salada saturada.
La carboximetil hidroxipropil cel·lulosa de sodi (NaCMHPC) i la carboximetil hidroxietil cel·lulosa de sodi (NaCMHEC) són dos derivats de l'èter de cel·lulosa amb un alt índex de suspensió, un bon rendiment anticalci i una bona capacitat per augmentar la viscositat, cosa que els converteix en excel·lents opcions com a agents de tractament de fangs de perforació i materials per a Preparació de fluids de finalització.Exhibeixen una capacitat superior d'augment de la viscositat i propietats de reducció de la pèrdua de fluids en comparació amb la hidroxietilcel·lulosa, i la seva capacitat de formular-se en fluids de perforació de diverses densitats sota el pes del clorur de calci els converteix en un additiu versàtil per augmentar la producció d'oli.
La hidroxietilcel·lulosa (HEC) és un altre derivat de la cel·lulosa que s'utilitza com a agent espessidor i estabilitzador del fang en el procés de perforació, finalització i cimentació.En comparació amb la carboximetil cel·lulosa de sodi i la goma guar, l'HEC té una suspensió de sorra forta, una gran capacitat de sal, una bona resistència a la calor, una baixa resistència a la barreja, menys pèrdua de líquid i un bloc de trencament de gel.L'HEC s'ha utilitzat àmpliament a causa del seu bon efecte espessidor, baix residu i altres propietats.En general, els èters de cel·lulosa com NaCMC, NaCMHPC, NaCMHEC i HEC tenen un paper crític en el procés d'extracció del petroli i han demostrat un potencial important per millorar la recuperació del petroli.
2. Indústria de la Construcció i de la Pintura
La carboximetil cel·lulosa sòdica és un additiu versàtil per a materials de construcció que es pot utilitzar com a retardador, agent de retenció d'aigua, espessidor i aglutinant per a la construcció de maçoneria i morter d'arrebossat.També es pot utilitzar com a dispersant, agent de retenció d'aigua i espessidor per a guix, morter i materials d'anivellament del sòl.Una barreja especial de morter de maçoneria i arrebossat feta de carboximetil cel·lulosa pot millorar la treballabilitat, la retenció d'aigua i la resistència a les esquerdes, evitant esquerdes i buits a la paret del bloc.A més, la metil cel·lulosa es pot utilitzar per fabricar materials de decoració de superfícies d'edificis respectuosos amb el medi ambient per a parets d'alt grau i superfícies de rajoles de pedra, així com per a la decoració superficial de columnes i monuments.
3. Indústria química diària
La carboximetil cel·lulosa sòdica és un viscosificador estabilitzador versàtil que es pot utilitzar en una varietat de productes.En els productes en pasta que contenen matèries primeres sòlides en pols, té un paper crític en l'estabilització de la dispersió i la suspensió.Per a cosmètics líquids o en emulsió, funciona com a agent espessidor, dispersant i homogeneïtzant.Aquest derivat de la cel·lulosa també pot actuar com a estabilitzador d'emulsió, ungüent i espessidor i estabilitzador de xampú, estabilitzador adhesiu de pasta de dents i espessidor detergent i agent antitaques.La carboximetil hidroxipropil cel·lulosa sòdica, un tipus d'èter de cel·lulosa, s'utilitza àmpliament com a estabilitzador de pasta de dents a causa de les seves propietats tixotròpiques, que ajuda a mantenir la formabilitat i la consistència de la pasta de dents.Aquest derivat també és resistent a la sal i l'àcid, el que el converteix en un eficaç espessidor en detergents i agents antitaques.La carboximetil cel·lulosa sòdica s'utilitza habitualment com a dispersant de brutícia, espessidor i dispersant en la producció de detergents en pols i líquids.
4. Medicina i Indústria Alimentària
A la indústria farmacèutica, la hidroxipropil carboximetilcel·lulosa de Yibang (HPMC) s'utilitza àmpliament com a excipient de fàrmacs per a l'alliberament controlat de fàrmacs orals i els preparats d'alliberament sostingut.Actua com un material retardant l'alliberament per regular l'alliberament de fàrmacs i com a material de recobriment per retardar l'alliberament de les formulacions.La metil carboximetil cel·lulosa i l'etil carboximetil cel·lulosa s'utilitzen habitualment per fer comprimits i càpsules, o per revestir comprimits recoberts de sucre.A la indústria alimentària, els èters de cel·lulosa de primera qualitat són espessidors, estabilitzadors, excipients, agents de retenció d'aigua i agents espumants mecànics efectius en diversos aliments.La metilcel·lulosa i la hidroxipropilmetilcel·lulosa es consideren metabòlicament inerts i són segures per al consum.Es pot afegir carboximetilcel·lulosa d'alta puresa als productes alimentaris, com ara llet i nata, condiments, melmelades, gelees, aliments enllaunats, xarop de taula i begudes.A més, la carboximetil cel·lulosa es pot utilitzar en el transport i emmagatzematge de fruites fresques com a embolcall de plàstic, proporcionant un bon efecte de conservació de la fresca, menys contaminació, sense danys i una producció mecanitzada fàcil.
5. Materials funcionals òptics i elèctrics
L'èter de cel·lulosa d'alta puresa amb bona resistència a l'àcid i a la sal actua com a estabilitzador d'espessiment d'electròlits, proporcionant propietats col·loïdals estables per a bateries alcalines i zinc-manganès.Alguns èters de cel·lulosa mostren cristal·linitat líquida termotròpica, com l'acetat d'hidroxipropil cel·lulosa, que forma cristalls líquids colestèrics per sota de 164 °C.
Referència principal
● Diccionari de substàncies químiques.
● Característiques, preparació i aplicació industrial de l'èter de cel·lulosa.
● Status Quo i tendència de desenvolupament del mercat de l'èter de cel·lulosa.
