Panoramica
La cellulosa è un polimero naturale composto da unità anidri di β-glucosio e ha tre gruppi idrossilici su ciascun anello di base.Modificando chimicamente la cellulosa, è possibile produrre una varietà di derivati della cellulosa e uno di questi è l'etere di cellulosa.L'etere di cellulosa è un composto polimerico con una struttura eterea derivata dalla cellulosa, tra cui metilcellulosa, etilcellulosa, idrossietilcellulosa, idrossipropilcellulosa, carbossimetilcellulosa e altri.Questi derivati vengono solitamente prodotti facendo reagire la cellulosa alcalina con monocloroalcano, ossido di etilene, ossido di propilene o acido monocloroacetico.L'etere di cellulosa risultante ha un'eccellente solubilità in acqua, capacità addensante e proprietà filmogene ed è ampiamente utilizzato in settori quali l'edilizia, i prodotti farmaceutici, gli alimenti e i cosmetici.L'etere di cellulosa è un materiale rinnovabile, biodegradabile e non tossico, che lo rende un'alternativa popolare ai polimeri sintetici.
Prestazioni e caratteristiche
1. Caratteristiche estetiche
L'etere di cellulosa è una polvere fibrosa bianca, inodore che assorbe facilmente l'umidità e forma un colloide stabile, viscoso e trasparente quando disciolto in acqua.
2. Formazione e adesione del film
La modifica chimica della cellulosa per produrre etere di cellulosa influisce in modo significativo sulle sue proprietà, tra cui la solubilità, la capacità di formare film, la forza di legame e la resistenza al sale.Queste caratteristiche rendono l'etere di cellulosa un polimero altamente desiderabile con eccellente resistenza meccanica, flessibilità, resistenza al calore e resistenza al freddo.Inoltre, mostra una buona compatibilità con varie resine e plastificanti, rendendolo adatto all'uso nella produzione di plastica, pellicole, vernici, adesivi, lattice e materiali di rivestimento farmaceutici.Grazie alle sue proprietà versatili, l'etere di cellulosa è diventato un materiale importante nell'industria manifatturiera, fornendo prestazioni, stabilità e durata migliorate a un'ampia gamma di prodotti.Di conseguenza, ha una vasta gamma di applicazioni in vari campi, tra cui l’industria farmaceutica, dei rivestimenti, tessile, edile e alimentare, tra gli altri.
3. Solubilità
La solubilità degli eteri di cellulosa come metilcellulosa, metilidrossietilcellulosa, idrossietilcellulosa e sodio carbossimetilidrossietilcellulosa varia a seconda della temperatura e del solvente utilizzato.La metilcellulosa e la metilidrossietilcellulosa sono solubili in acqua fredda e in alcuni solventi organici ma precipitano quando riscaldate, con la metilcellulosa che precipita a 45-60°C e la metilidrossietilcellulosa mista eterificata a 65-80°C.Tuttavia, i precipitati possono dissolversi nuovamente quando la temperatura si abbassa.D'altra parte, l'idrossietilcellulosa e la sodio carbossimetilidrossietilcellulosa sono solubili in acqua a qualsiasi temperatura ma insolubili nei solventi organici.Questi eteri di cellulosa hanno diverse proprietà di solubilità e precipitazione che li rendono adatti a varie applicazioni in settori quali plastica, pellicole, rivestimenti e adesivi.
4. Ispessimento
Quando l'etere di cellulosa si dissolve in acqua, forma una soluzione colloidale la cui viscosità è influenzata dal grado di polimerizzazione dell'etere di cellulosa.La soluzione contiene macromolecole idratate che presentano un comportamento non newtoniano, ovvero il comportamento del flusso cambia con la forza di taglio applicata.A causa della struttura macromolecolare, la viscosità della soluzione aumenta rapidamente con la concentrazione, ma diminuisce rapidamente con l'aumento della temperatura.La viscosità delle soluzioni di etere di cellulosa è influenzata anche dal pH, dalla forza ionica e dalla presenza di altre sostanze chimiche.Queste proprietà uniche dell'etere di cellulosa lo rendono utile in varie applicazioni come adesivi, rivestimenti, cosmetici e prodotti alimentari.
Applicazione
1. Industria petrolifera
La sodio carbossimetilcellulosa (NaCMC) è un etere di cellulosa con un'ampia gamma di applicazioni nel processo di estrazione dell'olio.Le sue eccellenti proprietà di aumento della viscosità e di riduzione della perdita di fluido lo rendono una scelta popolare nei fluidi di perforazione, nei fluidi di cementazione e nei fluidi di fratturazione.In particolare, ha mostrato risultati promettenti nel migliorare il recupero del petrolio.NaCMC può resistere a vari tipi di inquinamento salino solubile e aumentare il recupero del petrolio riducendo la perdita di acqua, mentre la sua resistenza al sale e la capacità di aumentare la viscosità lo rendono ideale per la preparazione di fluidi di perforazione per acqua dolce, acqua di mare e acqua salata satura.
La sodio carbossimetil idrossipropil cellulosa (NaCMHPC) e la sodio carbossimetil idrossietil cellulosa (NaCMHEC) sono due derivati dell'etere di cellulosa con elevata velocità di impasto liquido, buone prestazioni anti-calcio e buona capacità di aumento della viscosità, che li rendono scelte eccellenti come agenti e materiali per il trattamento dei fanghi di perforazione preparazione dei fluidi di completamento.Presentano capacità di aumento della viscosità e proprietà di riduzione della perdita di fluido superiori rispetto all'idrossietilcellulosa e la loro capacità di essere formulati in fluidi di perforazione di varie densità sotto il peso del cloruro di calcio li rende un additivo versatile per aumentare la produzione di petrolio.
L'idrossietilcellulosa (HEC) è un altro derivato della cellulosa utilizzato come agente addensante e stabilizzante del fango nel processo di perforazione, completamento e cementazione.Rispetto alla carbossimetilcellulosa di sodio e alla gomma guar, l'HEC presenta una forte sospensione di sabbia, un'elevata capacità salina, una buona resistenza al calore, una bassa resistenza alla miscelazione, una minore perdita di liquidi e un blocco della rottura del gel.L'HEC è stato ampiamente utilizzato grazie al suo buon effetto addensante, al basso residuo e ad altre proprietà.Nel complesso, gli eteri di cellulosa come NaCMC, NaCMHPC, NaCMHEC e HEC svolgono un ruolo fondamentale nel processo di estrazione del petrolio e hanno mostrato un potenziale significativo nel migliorare il recupero del petrolio.
2. Industria delle costruzioni e delle vernici
La carbossimetilcellulosa di sodio è un additivo versatile per materiali da costruzione che può essere utilizzato come ritardante, agente di ritenzione idrica, addensante e legante per la costruzione di murature e malte per intonaco.Può essere utilizzato anche come disperdente, ritentore d'acqua e addensante per intonaci, malte e materiali livellanti.Uno speciale additivo per malte per muratura e intonaco a base di carbossimetilcellulosa può migliorare la lavorabilità, la ritenzione d'acqua e la resistenza alle fessurazioni, evitando fessurazioni e vuoti nella parete del blocco.Inoltre, la metilcellulosa può essere utilizzata per realizzare materiali decorativi ecologici per superfici edili per pareti e piastrelle in pietra di alta qualità, nonché per la decorazione superficiale di colonne e monumenti.
3. Industria chimica quotidiana
La carbossimetilcellulosa di sodio è un viscosizzante stabilizzante versatile che può essere utilizzato in una varietà di prodotti.Nei prodotti in pasta contenenti materie prime solide in polvere, svolge un ruolo fondamentale nella dispersione e nella stabilizzazione della sospensione.Per i cosmetici liquidi o in emulsione, funziona come agente addensante, disperdente e omogeneizzante.Questo derivato della cellulosa può anche agire come stabilizzante dell'emulsione, addensante e stabilizzante per unguenti e shampoo, stabilizzante adesivo per dentifricio e addensante detergente e agente antimacchia.La sodio carbossimetilidrossipropilcellulosa, un tipo di etere di cellulosa, è ampiamente utilizzata come stabilizzante del dentifricio grazie alle sue proprietà tixotropiche, che aiutano a mantenere la formabilità e la consistenza del dentifricio.Questo derivato è inoltre resistente al sale e agli acidi, il che lo rende un efficace addensante nei detersivi e negli agenti antimacchia.La carbossimetilcellulosa di sodio è comunemente usata come disperdente dello sporco, addensante e disperdente nella produzione di detersivi e detersivi liquidi.
4. Medicina e industria alimentare
Nell'industria farmaceutica, la Yibang idrossipropil carbossimetilcellulosa (HPMC) è ampiamente utilizzata come eccipiente farmaceutico per preparazioni a rilascio controllato e a rilascio prolungato.Agisce come materiale ritardante il rilascio per regolare il rilascio dei farmaci e come materiale di rivestimento per ritardare il rilascio delle formulazioni.La metilcarbossimetilcellulosa e l'etilcarbossimetilcellulosa sono comunemente utilizzate per produrre compresse e capsule o per rivestire compresse rivestite di zucchero.Nell'industria alimentare, gli eteri di cellulosa di prima qualità sono efficaci addensanti, stabilizzanti, eccipienti, agenti di ritenzione idrica e agenti schiumogeni meccanici in vari alimenti.La metilcellulosa e l'idrossipropilmetilcellulosa sono considerate metabolicamente inerti e sono sicure per il consumo.La carbossimetilcellulosa di elevata purezza può essere aggiunta a prodotti alimentari, inclusi latte e panna, condimenti, marmellate, gelatine, cibo in scatola, sciroppi da tavola e bevande.Inoltre, la carbossimetilcellulosa può essere utilizzata nel trasporto e nello stoccaggio di frutta fresca come involucro di plastica, fornendo un buon effetto di conservazione della freschezza, meno inquinamento, nessun danno e una facile produzione meccanizzata.
5. Materiali funzionali ottici ed elettrici
L'etere di cellulosa ad elevata purezza con buona resistenza agli acidi e al sale agisce come stabilizzatore dell'ispessimento dell'elettrolita, fornendo proprietà colloidali stabili per le batterie alcaline e allo zinco-manganese.Alcuni eteri di cellulosa mostrano cristallinità liquida termotropica, come l'acetato di idrossipropilcellulosa, che forma cristalli liquidi colesterici al di sotto di 164°C.
Riferimento principale
● Dizionario delle sostanze chimiche.
● Caratteristiche, preparazione e applicazione industriale dell'etere di cellulosa.
● Status quo e trend di sviluppo del mercato Etere di cellulosa.
