تطبيقات مختلفة للسليلوز ومشتقاته

السليلوز هو عديد السكاريد جزيئي كبير يتكون من الجلوكوز، ويوجد بكميات كبيرة في النباتات الخضراء والكائنات البحرية. إنها مادة البوليمر الطبيعية الأكثر انتشارًا والأكبر في الطبيعة. لديها توافق حيوي جيد ومتجدد وقابل للتحلل وغيرها من المزايا. من خلال عملية التمثيل الضوئي، يمكن للنباتات تصنيع مئات الملايين من الأطنان من السليلوز كل عام.

آفاق تطبيق السليلوز

تم استخدام السليلوز التقليدي على نطاق واسع بسبب خصائصه الفيزيائية والكيميائية، في حين أن السليلوز مادة البوليمر الطبيعية لها خصائص وظيفية مختلفة بعد المعالجة والتعديل، والتي يمكن أن تلبي الاحتياجات المختلفة لمختلف الصناعات. أصبح الاستخدام الوظيفي للمواد السليلوزية الوظيفية اتجاهًا طبيعيًا للتنمية ونقاط البحث الساخنة لمواد البوليمر.

يتم إنتاج مشتقات السليلوز عن طريق الأسترة أو الأثير لمجموعات الهيدروكسيل في بوليمرات السليلوز باستخدام الكواشف الكيميائية. وفقا للخصائص الهيكلية لمنتجات التفاعل، يمكن تقسيم مشتقات السليلوز إلى ثلاث فئات: استرات السليلوز، واسترات السليلوز، واسترات اثير السليلوز.

1. الأثير السليلوز

إيثر السليلوز هو مصطلح عام لسلسلة من مشتقات السليلوز التي تتكون من تفاعل السليلوز القلوي مع عامل الإثر تحت ظروف معينة. إيثر السليلوز هو نوع من مشتقات السليلوز بأنواع مختلفة ومجالات تطبيق واسعة وحجم إنتاج كبير وقيمة بحثية عالية. ويشمل تطبيقه العديد من المجالات مثل الصناعة والزراعة والصناعة الكيميائية اليومية وحماية البيئة والفضاء والدفاع الوطني.

إثيرات السليلوز المستخدمة تجارياً هي: ميثيل السليلوز، كربوكسي ميثيل السليلوز، إيثيل السليلوز، هيدروكسي إيثيل السليلوز، سيانو إيثيل السليلوز، هيدروكسي بروبيل السليلوز وهيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز الخ.

2. استرات السليلوز

تستخدم استرات السليلوز على نطاق واسع في مجالات الدفاع الوطني والصناعة الكيميائية والبيولوجيا والطب والبناء وحتى الفضاء الجوي.

استرات السليلوز المستخدمة تجاريًا هي: نترات السليلوز، خلات السليلوز، زبدات خلات السليلوز، وزانثات السليلوز.
3. استر السليلوز الأثير

استرات إيثر السليلوز هي مشتقات مختلطة من إستر-إيثر.

مجال التطبيق

1. المجال الصيدلاني

يتم استخدام مشتقات إيثر السليلوز والإستر على نطاق واسع في الطب من أجل التسميك، والسواغ، والإطلاق المستدام، والإطلاق المتحكم فيه، وتشكيل الأفلام وأغراض أخرى.

2. مجال الطلاء

تلعب استرات السليلوز دورًا مهمًا جدًا في تطبيقات الطلاء. تُستخدم استرات السليلوز في المواد الرابطة أو الراتنجات المعدلة أو مواد ما قبل الغشاء لتزويد الطلاء بالعديد من الخصائص الممتازة.

3. مجال تكنولوجيا الأغشية

تتمتع المواد السليلوزية والمواد المشتقة بمزايا الإنتاج الكبير والأداء المستقر وقابلية إعادة التدوير. من خلال التجميع الذاتي طبقة تلو الأخرى، وطريقة عكس الطور، وتكنولوجيا الغزل الكهربائي وغيرها من الوسائل، يمكن تحضير مواد غشائية ذات أداء فصل ممتاز. في مجال تكنولوجيا الأغشية تستخدم على نطاق واسع.

4. مجال البناء

تتمتع إثيرات السليلوز بقوة هلامية عالية قابلة للانعكاس حرارياً، وبالتالي فهي مفيدة كإضافات في مكونات البناء، مثل المواد المضافة إلى لاصق البلاط القائم على الأسمنت.

5. الفضاء الجوي ومركبات الطاقة الجديدة والأجهزة الإلكترونية المتطورة

يمكن استخدام المواد الإلكترونية البصرية الوظيفية القائمة على السليلوز في مجال الطيران ومركبات الطاقة الجديدة والأجهزة الإلكترونية المتطورة.

6. مجالات أخرى

مشاكل وحلول في تطبيق السليلوز

في الوقت الحاضر، لا يزال السليلوز لديه بعض العيوب المتأصلة. نظرًا لخصائص هيكلها المجمع، لا يمكن صهر السليلوز ويصعب إذابته في المذيبات التقليدية، مما يحد بشكل كبير من تطوير واستخدام مواد السليلوز. مثل ضعف الذوبان في المذيبات الشائعة، ونقص اللدونة الحرارية، وارتفاع المحبة للماء، ونقص الخصائص المضادة للبكتيريا.

لذلك، فإن تصميم وبناء مواد جديدة مشتقة من السليلوز هو الأساس للاستخدام الفعال للسليلوز، كما أن تطوير تكنولوجيا إذابة السليلوز النظيفة والفعالة هو وسيلة مهمة وضمان للاستخدام الفعال للسليلوز.