Celulozes ētera atvasinājumi ir ķīmiski modificētu dabisko celulozes polimēru klase. Sakarā ar lielisko šķīdību ūdenī, viskozitātes pielāgošanas veiktspējai un jutīgumam pret ārējiem apstākļiem, piemēram, temperatūru un pH, tos plaši izmanto celtniecības materiālos, pārklājumos, zālēs, pārtikas produktos un kosmētikā. Celulozes ētera viskozitātes kontroles funkcija ir viena no tā plašās pielietojuma galvenajām īpašībām daudzos rūpniecības un ikdienas lietojumos.
1. Celulozes ēteru struktūra un klasifikācija
Celulozes ētera atvasinājumi tiek sagatavoti no dabiskās celulozes, izmantojot ēterifikācijas reakciju. Celuloze ir polimēra savienojums, ko veido glikozes monomēri, ko savieno β-1,4-glikozīdiskās saites. Celulozes ētera sagatavošanas process parasti ietver celulozes hidroksil (-OH) daļas reaģēšanu ar ēterifikācijas līdzekli, lai radītu celulozes atvasinājumus ar dažādiem aizvietotājiem (piemēram, metoksi, hidroksietilē, hidroksipropilopiltu utt.).
Atkarībā no aizvietojošajiem, parastajiem celulozes ētera atvasinājumiem ietilpst metil celuloze (MC), hidroksietiletilceluloze (HEC), hidroksipropilmetilceluloze (HPMC), karboksimetilcelulozes (CMC) (CMC) utt. Šiem dažādiem celulozes etheriem ir dažādas šķīdības un vīzijas pielāgošanas īpašības. Aizvietotāju skaits un stāvoklis ne tikai ietekmē celulozes ēteru šķīdību ūdenī, bet arī tieši attiecas uz to viskozitātes veidošanos ūdens šķīdumos.
2. Viskozitātes veidošanās mehānisms
Celulozes ēteru viskozitātes regulējošā iedarbība galvenokārt rodas no to izšķīšanas ūdenī un molekulāro ķēžu pagarināšanas izturēšanās. Kad celulozes eterus izšķīdina ūdenī, polārās grupas veido ūdeņraža saites ar ūdens molekulām, izraisot celulozes molekulāro ķēžu izvēršanos ūdenī, kā rezultātā ūdens molekulas ir “sapinušās” ap celulozes molekulām, palielinot ūdens iekšējo berzi un tādējādi palielinot šķīduma viskozitāti.
Viskozitātes lielums ir cieši saistīts ar celulozes ēteru molekulmasu, aizvietojošo veidu, aizvietošanas pakāpi (DS) un polimerizācijas pakāpi (DP). Parasti, jo lielāka ir celulozes ēteru molekulmasa un jo ilgāka ir molekulārā ķēde, jo augstāka ir šķīduma viskozitāte. Tajā pašā laikā dažādi aizvietotāji ietekmē celulozes ētera molekulu hidrofilitāti un tādējādi ietekmē to šķīdību un viskozitāti ūdenī. Piemēram, HPMC ir laba ūdens šķīdība un viskozitātes stabilitāte, pateicoties tā hidroksipropila un metil aizvietotājiem. Tomēr CMC ir augstāka viskozitāte, jo tā ievieš negatīvi lādētas karboksilgrupas, kas var spēcīgāk mijiedarboties ar ūdens molekulām ūdens šķīdumā.
3. Ārējo faktoru ietekme uz viskozitāti
Celulozes ētera viskozitāte ir atkarīga ne tikai no tās struktūras, bet arī no ārējiem vides faktoriem, ieskaitot temperatūru, pH vērtību, jonu koncentrāciju utt.
3.1 Temperatūra
Temperatūra ir svarīgs faktors, kas ietekmē celulozes ētera šķīduma viskozitāti. Parasti celulozes ētera šķīduma viskozitāte samazinās, paaugstinoties temperatūrai. Tas notiek tāpēc, ka temperatūras paaugstināšanās paātrina molekulāro kustību, vājina mijiedarbību starp molekulām un izraisa celulozes molekulāro ķēžu liekšanas pakāpi, lai palielinātu, samazinot saistīšanās efektu uz ūdens molekulām, tādējādi samazinot viskozitāti. Tomēr dažiem celulozes ēteriem (piemēram, HPMC) ir termiskās želācijas raksturlielumi noteiktā temperatūras diapazonā, tas ir, palielinoties temperatūrai, šķīduma viskozitāte palielinās un galu galā veido želeju.
3.2 PH vērtība
PH vērtībai ir arī būtiska ietekme uz celulozes ētera viskozitāti. Celulozes ēteriem ar jonu aizvietotājiem (piemēram, CMC) pH vērtība ietekmē šķīduma aizvietotāju lādiņa stāvokli, tādējādi ietekmējot molekulu mijiedarbību un šķīduma viskozitāti. Pie augstākām pH vērtībām karboksilgrupa tiek jonizēta vairāk, kā rezultātā rodas spēcīgāka elektrostatiskā atgrūšanās, padarot molekulāro ķēdi vieglāku un palielinātu viskozitāti; Lai arī zemākas pH vērtības karboksilgrupa nav viegli jonizēta, elektrostatiskā atgrūšanās tiek samazināta, molekulārās ķēdes cirtas un viskozitāte samazinās.
3.3 jonu koncentrācija
Īpaši acīmredzama ir jonu koncentrācijas ietekme uz celulozes ētera viskozitāti. Celulozes ēteri ar jonu aizvietotājiem ietekmēs ārējo jonu ekranēšanas efekts šķīdumā. Palielinoties jonu koncentrācijai šķīdumā, ārējie joni vājinās elektrostatisko atgrūšanu starp celulozes ētera molekulām, padarot molekulārā ķēdes krokošanos stingrāk, tādējādi samazinot šķīduma viskozitāti. Īpaši augsta sāls vidē CMC viskozitāte ievērojami samazināsies, kam ir liela nozīme lietojumprogrammu projektēšanā.
4. Viskozitātes kontrole lietojumprogrammu laukos
Celulozes ēteris ir plaši izmantots daudzās jomās, ņemot vērā tā lielisko viskozitātes pielāgošanas veiktspēju.
4.1 būvmateriāli
Celtniecības materiālos celulozes ēteri (piemēram, HPMC) bieži izmanto sausā sajaukumā, špakteles pulverī, flīžu līmenī un citos produktos, lai pielāgotu maisījuma viskozitāti un uzlabotu plūstamības un pretsekcijas īpašības būvniecības laikā. Tajā pašā laikā tas var arī aizkavēt ūdens iztvaikošanu, uzlabot materiālu ūdens aizturi un tādējādi uzlabot galaprodukta izturību un izturību.
4.2 pārklājumi un tintes
Celulozes ēteri darbojas kā sabiezētāji un stabilizatori ūdens pārklājumos un tintēs. Pielāgojot viskozitāti, tie nodrošina pārklājuma izlīdzināšanu un saķeri būvniecības laikā. Turklāt tas var arī uzlabot pārklājuma novēršanu, samazināt sagging un padarīt konstrukciju vienveidīgāku.
4.3 Medicīnas un pārtika
Medicīnas un pārtikas jomā celulozes ēterus (piemēram, HPMC, CMC) bieži izmanto kā sabiezētājus, emulgatorus vai stabilizatorus. Piemēram, HPMC kā tablešu pārklājuma materiāls var sasniegt ilgstošu zāļu izdalīšanās efektu, kontrolējot izšķīšanas ātrumu. Pārtikā CMC tiek izmantots, lai palielinātu viskozitāti, uzlabotu garšu un pagarinātu pārtikas glabāšanas laiku.
4.4 kosmētika
Celulozes ēteru pielietojums kosmētikā galvenokārt ir koncentrēts tādos produktos kā emulsijas, želejas un sejas maskas. Pielāgojot viskozitāti, celulozes ēteri var dot produktam atbilstošu plūstamību un tekstūru un veidot mitrinošu plēvi uz ādas, lai palielinātu komfortu lietošanas laikā.
Celulozes ētera atvasinājumi var efektīvi kontrolēt šķīdumu viskozitāti, izmantojot to unikālo molekulāro struktūru un reakciju uz ārējo vidi. Tas ir novedis pie viņu plaša pielietojuma daudzās jomās, piemēram, būvniecībā, medicīnā, pārtikā un kosmētikā. Nepārtraukti attīstot zinātni un tehnoloģiju, celulozes ēteru funkcijas tiks vēl vairāk paplašinātas, lai nodrošinātu precīzākus viskozitātes kontroles risinājumus vairāk lauku.
Pasta laiks: Feb-17-2025