Überblick
Cellulose ist ein natürliches Polymer, das aus wasserfreien β-Glucose-Einheiten besteht und an jedem Grundring drei Hydroxylgruppen aufweist.Durch chemische Modifizierung von Cellulose können verschiedene Cellulosederivate hergestellt werden, darunter auch Celluloseether.Celluloseether ist eine Polymerverbindung mit einer Etherstruktur, die von Cellulose abgeleitet ist, einschließlich Methylcellulose, Ethylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Carboxymethylcellulose und anderen.Diese Derivate werden üblicherweise durch Reaktion von Alkalicellulose mit Monochloralkan, Ethylenoxid, Propylenoxid oder Monochloressigsäure hergestellt.Der resultierende Celluloseether weist eine ausgezeichnete Wasserlöslichkeit, Verdickungsfähigkeit und filmbildende Eigenschaften auf und wird häufig in Branchen wie dem Baugewerbe, der Pharmaindustrie, der Lebensmittelindustrie und der Kosmetikindustrie eingesetzt.Celluloseether ist ein erneuerbares, biologisch abbaubares und ungiftiges Material und daher eine beliebte Alternative zu synthetischen Polymeren.
Leistung und Funktionen
1. Aussehensmerkmale
Celluloseether ist ein weißes, geruchloses, faseriges Pulver, das leicht Feuchtigkeit aufnimmt und beim Auflösen in Wasser ein stabiles, viskoses, transparentes Kolloid bildet.
2. Filmbildung und Adhäsion
Die chemische Modifizierung von Cellulose zur Herstellung von Celluloseether hat einen erheblichen Einfluss auf seine Eigenschaften, einschließlich seiner Löslichkeit, Filmbildungsfähigkeit, Bindungsstärke und Salzbeständigkeit.Diese Eigenschaften machen Celluloseether zu einem äußerst wünschenswerten Polymer mit ausgezeichneter mechanischer Festigkeit, Flexibilität, Wärmebeständigkeit und Kältebeständigkeit.Darüber hinaus weist es eine gute Kompatibilität mit verschiedenen Harzen und Weichmachern auf und eignet sich daher für die Verwendung bei der Herstellung von Kunststoffen, Filmen, Lacken, Klebstoffen, Latex und Arzneimittelbeschichtungsmaterialien.Aufgrund seiner vielseitigen Eigenschaften ist Celluloseether zu einem wichtigen Material in der Fertigungsindustrie geworden und bietet einer Vielzahl von Produkten verbesserte Leistung, Stabilität und Haltbarkeit.Dadurch verfügt es über ein breites Anwendungsspektrum in verschiedenen Bereichen, unter anderem in der Pharma-, Beschichtungs-, Textil-, Bau- und Lebensmittelindustrie.
3. Löslichkeit
Die Löslichkeit von Celluloseethern wie Methylcellulose, Methylhydroxyethylcellulose, Hydroxyethylcellulose und Natriumcarboxymethylhydroxyethylcellulose variiert je nach Temperatur und verwendetem Lösungsmittel.Methylcellulose und Methylhydroxyethylcellulose sind in kaltem Wasser und einigen organischen Lösungsmitteln löslich, fallen jedoch beim Erhitzen aus, wobei Methylcellulose bei 45–60 °C und die gemischte veretherte Methylhydroxyethylcellulose bei 65–80 °C ausfällt.Die Niederschläge können sich jedoch wieder auflösen, wenn die Temperatur gesenkt wird.Andererseits sind Hydroxyethylcellulose und Natriumcarboxymethylhydroxyethylcellulose bei jeder Temperatur wasserlöslich, in organischen Lösungsmitteln jedoch unlöslich.Diese Celluloseether verfügen über unterschiedliche Löslichkeits- und Fällungseigenschaften, wodurch sie für verschiedene Anwendungen in Industrien wie Kunststoffen, Filmen, Beschichtungen und Klebstoffen geeignet sind.
4. Verdickung
Beim Auflösen von Celluloseether in Wasser entsteht eine kolloidale Lösung, deren Viskosität vom Polymerisationsgrad des Celluloseethers beeinflusst wird.Die Lösung enthält hydratisierte Makromoleküle, die ein nicht-Newtonsches Verhalten zeigen, dh das Fließverhalten ändert sich mit der angelegten Scherkraft.Aufgrund der makromolekularen Struktur steigt die Viskosität der Lösung mit zunehmender Konzentration schnell an, nimmt jedoch mit steigender Temperatur rasch ab.Die Viskosität von Celluloseetherlösungen wird auch durch den pH-Wert, die Ionenstärke und das Vorhandensein anderer Chemikalien beeinflusst.Diese einzigartigen Eigenschaften von Celluloseether machen ihn für verschiedene Anwendungen wie Klebstoffe, Beschichtungen, Kosmetika und Lebensmittelprodukte nützlich.
Anwendung
1. Erdölindustrie
Natriumcarboxymethylcellulose (NaCMC) ist ein Celluloseether mit einem breiten Anwendungsspektrum bei der Ölgewinnung.Seine hervorragenden viskositätserhöhenden und Flüssigkeitsverlust reduzierenden Eigenschaften machen es zu einer beliebten Wahl in Bohrflüssigkeiten, Zementierungsflüssigkeiten und Frakturierungsflüssigkeiten.Insbesondere wurden vielversprechende Ergebnisse bei der Verbesserung der Ölförderung erzielt.NaCMC kann verschiedenen Verschmutzungen durch lösliche Salze widerstehen und die Ölgewinnung steigern, indem es den Wasserverlust reduziert. Aufgrund seiner Salzbeständigkeit und der Fähigkeit zur Erhöhung der Viskosität eignet es sich ideal für die Vorbereitung von Bohrflüssigkeiten für Süßwasser, Meerwasser und gesättigtes Salzwasser.
Natriumcarboxymethylhydroxypropylcellulose (NaCMHPC) und Natriumcarboxymethylhydroxyethylcellulose (NaCMHEC) sind zwei Celluloseetherderivate mit hoher Aufschlämmungsrate, guter Anti-Kalzium-Leistung und guter Fähigkeit zur Viskositätserhöhung, was sie zu einer ausgezeichneten Wahl als Bohrschlammbehandlungsmittel und -materialien macht Vorbereiten von Abschlussflüssigkeiten.Sie weisen im Vergleich zu Hydroxyethylcellulose eine überlegene Fähigkeit zur Viskositätserhöhung und Reduzierung des Flüssigkeitsverlusts auf, und ihre Fähigkeit, unter dem Gewicht von Calciumchlorid zu Bohrflüssigkeiten unterschiedlicher Dichte formuliert zu werden, macht sie zu einem vielseitigen Additiv zur Steigerung der Ölproduktion.
Hydroxyethylcellulose (HEC) ist ein weiteres Cellulosederivat, das als Schlammverdickungs- und Stabilisierungsmittel im Bohr-, Fertigstellungs- und Zementierungsprozess verwendet wird.Im Vergleich zu Natriumcarboxymethylcellulose und Guarkernmehl weist HEC eine starke Sandsuspension, eine hohe Salzkapazität, eine gute Hitzebeständigkeit, einen geringen Mischwiderstand, einen geringeren Flüssigkeitsverlust und einen Gelbruchblock auf.HEC wird aufgrund seiner guten Verdickungswirkung, geringen Rückstände und anderer Eigenschaften häufig verwendet.Insgesamt spielen Celluloseether wie NaCMC, NaCMHPC, NaCMHEC und HEC eine entscheidende Rolle im Ölextraktionsprozess und haben gezeigt, dass sie ein erhebliches Potenzial für die Verbesserung der Ölgewinnung haben.
2. Bau- und Farbenindustrie
Natriumcarboxymethylcellulose ist ein vielseitiger Baustoffzusatz, der als Verzögerer, Wasserrückhaltemittel, Verdickungsmittel und Bindemittel für Baumauerwerke und Putzmörtel eingesetzt werden kann.Es kann auch als Dispergiermittel, Wasserrückhaltemittel und Verdickungsmittel für Putze, Mörtel und Bodenausgleichsmaterialien verwendet werden.Ein spezieller Mauer- und Putzmörtelzusatz aus Carboxymethylcellulose kann die Verarbeitbarkeit, Wasserspeicherung und Rissbeständigkeit verbessern und so Risse und Hohlräume in der Blockwand vermeiden.Darüber hinaus können aus Methylzellulose umweltfreundliche Dekorationsmaterialien für Gebäudeoberflächen für hochwertige Wand- und Steinfliesenoberflächen sowie für die Oberflächendekoration von Säulen und Denkmälern hergestellt werden.
3. Tägliche chemische Industrie
Natriumcarboxymethylcellulose ist ein vielseitiger stabilisierender Viskosifizierer, der in einer Vielzahl von Produkten verwendet werden kann.In Pastenprodukten, die feste Pulverrohstoffe enthalten, spielt es eine entscheidende Rolle bei der Dispersions- und Suspensionsstabilisierung.In flüssigen oder emulsionsförmigen Kosmetika fungiert es als Verdickungs-, Dispergier- und Homogenisierungsmittel.Dieses Cellulosederivat kann auch als Emulsionsstabilisator, Salben- und Shampoo-Verdicker und -Stabilisator, Zahnpasta-Klebstoffstabilisator sowie Waschmittel-Verdicker und Anti-Flecken-Mittel wirken.Natriumcarboxymethylhydroxypropylcellulose, eine Art Celluloseether, wird aufgrund seiner thixotropen Eigenschaften, die dazu beitragen, die Formbarkeit und Konsistenz der Zahnpasta aufrechtzuerhalten, häufig als Stabilisator für Zahnpasta verwendet.Dieses Derivat ist außerdem salz- und säurebeständig und eignet sich daher als wirksames Verdickungsmittel in Waschmitteln und Fleckenschutzmitteln.Natriumcarboxymethylcellulose wird üblicherweise als Schmutzdispersionsmittel, Verdickungsmittel und Dispergiermittel bei der Herstellung von Waschpulver und Flüssigwaschmitteln verwendet.
4. Medizin- und Lebensmittelindustrie
In der pharmazeutischen Industrie wird Yibang-Hydroxypropylcarboxymethylcellulose (HPMC) häufig als Arzneimittelträger für orale Arzneimittelpräparate mit kontrollierter und verzögerter Freisetzung verwendet.Es fungiert als freisetzungsverzögerndes Material, um die Freisetzung von Arzneimitteln zu regulieren, und als Beschichtungsmaterial, um die Freisetzung von Formulierungen zu verzögern.Methylcarboxymethylcellulose und Ethylcarboxymethylcellulose werden üblicherweise zur Herstellung von Tabletten und Kapseln oder zum Überziehen von Dragees verwendet.In der Lebensmittelindustrie sind hochwertige Celluloseether wirksame Verdickungsmittel, Stabilisatoren, Hilfsstoffe, Wasserrückhaltemittel und mechanische Schaumbildner in verschiedenen Lebensmitteln.Methylzellulose und Hydroxypropylmethylzellulose gelten als metabolisch inert und sind für den Verzehr unbedenklich.Hochreine Carboxymethylcellulose kann Lebensmitteln zugesetzt werden, darunter Milch und Sahne, Gewürze, Marmeladen, Gelee, Konserven, Tafelsirup und Getränke.Darüber hinaus kann Carboxymethylcellulose beim Transport und der Lagerung von frischen Früchten als Plastikfolie verwendet werden, was für einen guten Frischhalteeffekt, weniger Umweltverschmutzung, keine Schäden und eine einfache maschinelle Produktion sorgt.
5. Optische und elektrische Funktionsmaterialien
Der hochreine Celluloseether mit guter Säure- und Salzbeständigkeit fungiert als Elektrolytverdickungsstabilisator und sorgt für stabile kolloidale Eigenschaften für Alkali- und Zink-Mangan-Batterien.Einige Celluloseether weisen thermotrope Flüssigkristallinität auf, beispielsweise Hydroxypropylcelluloseacetat, das unter 164 °C cholesterische Flüssigkristalle bildet.
Hauptreferenz
● Wörterbuch der chemischen Substanzen.
● Eigenschaften, Herstellung und industrielle Anwendung von Celluloseether.
● Status Quo und Entwicklungstrend des Celluloseether-Marktes.
