Метилхидроксиетилцелулозата (MHEC) е обикновен целулозен етер. Получава се чрез етерификация на целулоза и се използва главно в много индустрии като строителство, фармацевтика, козметика и храни. MHEC има добра разтворимост във вода, сгъстяване, суспензия и свързващи свойства и е много важна функционална добавка.
1. Химическа структура и получаване
1.1 Химическа структура
MHEC се получава чрез частично метилиране и хидроксиетилиране на целулоза. Неговата химическа структура се формира главно от заместването на хидроксилната група в молекулната верига на целулозата с метил (-CH3) и хидроксиетил (-CH₂CH2OH). Неговата структурна формула обикновено се изразява като:
Cell−��−����3+Cell−��−����2����2����Cell−O−CH 3+Cell−O−CH 2CH 2OH
Клетката представлява целулозния молекулен скелет. Степента на заместване на метиловите и хидроксиетиловите групи влияе върху свойствата на MHEC, като разтворимост във вода и вискозитет.
1.2 Процес на приготвяне
Подготовката на MHEC включва главно следните стъпки:
Реакция на етерификация: Използвайки целулоза като суровина, тя първо се третира с алкален разтвор (като натриев хидроксид), за да се активират хидроксилните групи в целулозата. След това се добавят метанол и етиленов оксид, за да се извърши реакция на етерификация, така че хидроксилните групи на целулозата да бъдат заменени с метилови и хидроксиетилови групи.
Неутрализиране и промиване: След като реакцията приключи, излишната основа се отстранява чрез реакция на киселинна неутрализация и реакционният продукт се промива многократно с вода, за да се отстранят страничните продукти и нереагиралите суровини.
Изсушаване и раздробяване: Измитата MHEC суспензия се изсушава, за да се получи MHEC прах, и накрая се раздробява, за да се получи необходимата финост.
2. Физични и химични свойства
2.1 Външен вид и разтворимост
MHEC е бял или светложълт прах, който е лесно разтворим в студена и гореща вода, но има ниска разтворимост в органични разтворители. Разтворимостта му е свързана със стойността на рН на разтвора и показва добра разтворимост в неутрален до слабо киселинен диапазон.
2.2 Удебеляване и суспензия
MHEC може значително да увеличи вискозитета на разтвора след разтваряне във вода, така че се използва широко като сгъстител. В същото време MHEC също има добра суспензия и диспергируемост, което може да предотврати утаяването на частици, което го прави използван като суспендиращ агент в покрития и строителни материали.
2.3 Стабилност и съвместимост
MHEC има добра киселинна и алкална стабилност и може да поддържа стабилността си в широк диапазон на pH. В допълнение, MHEC има добра поносимост към електролити, което му позволява да работи добре в много химически системи.
3. Полета за приложение
3.1 Строителна индустрия
В областта на строителството MHEC се използва главно като сгъстител и водозадържащ агент за материали като хоросан, шпакловка и гипс. MHEC може ефективно да подобри експлоатационните характеристики на строителните материали, да увеличи адхезията и свойствата против увисване по време на строителството, да удължи отвореното време и в същото време да подобри задържането на вода на материалите, за да предотврати напукване и намаляване на якостта, причинено от бърза загуба на вода.
3.2 Козметика
MHEC се използва като емулгатор, сгъстител и стабилизатор в козметиката. Може да придаде на козметиката добър допир и реология, да повиши стабилността и опита на продукта. Например, в продукти като лосиони, кремове и шампоани, MHEC може ефективно да предотврати разслояването и утаяването и да увеличи вискозитета на продукта.
3.3 Фармацевтична индустрия
Във фармацевтичната индустрия MHEC се използва като свързващо вещество, агент с продължително освобождаване и суспендиращ агент за таблетки. Може да подобри твърдостта и свойствата на разпадане на таблетките и да осигури стабилно освобождаване на лекарства. В допълнение, MHEC също често се използва в суспензионни лекарства, за да помогне на активните съставки да се диспергират равномерно и да подобри стабилността и бионаличността на лекарствата.
3.4 Хранителна промишленост
В хранително-вкусовата промишленост MHEC се използва главно като сгъстител и стабилизатор и е подходящ за различни хранителни формули, като млечни продукти, сосове, подправки и др. Може ефективно да подобри текстурата и вкуса на храната и да удължи срока на годност на храна.
4. Опазване на околната среда и безопасност
4.1 Екологични резултати
MHEC има добра биоразградимост и няма видимо замърсяване на околната среда. Тъй като основните му компоненти са целулоза и нейните производни, MHEC може постепенно да се разгради до безвредни вещества в естествената среда и няма да причини дългосрочни вреди на почвата и водните тела.
4.2 Безопасност
MHEC има висока безопасност и е нетоксичен и безвреден за човешкия организъм. Когато се използва в козметичната и хранително-вкусовата промишленост, той трябва да отговаря на съответните стандарти за безопасност и разпоредби, за да се гарантира, че съдържанието на MHEC в продукта е в определения диапазон. По време на употреба трябва да се внимава да се предотврати вдишването на големи количества прах, за да се избегне дразнене на дихателните пътища.
5. Бъдещи тенденции на развитие
5.1 Подобряване на производителността
Едно от бъдещите изследователски направления на MHEC е по-нататъшното подобряване на неговата функционалност чрез подобряване на процеса на синтез и дизайна на формулата. Например, чрез увеличаване на степента на заместване и оптимизиране на молекулярната структура, MHEC може да има по-добра производителност при специални сценарии на приложение, като устойчивост на висока температура, устойчивост на киселини и основи и др.
5.2 Разширяване на приложението
С непрекъснатото разработване на нови материали и нови процеси се очаква приложното поле на MHEC да се разшири допълнително. Например в областта на новата енергия и новите материали MHEC, като функционална добавка, може да играе все по-важна роля.
5.3 Опазване на околната среда и устойчивост
С подобряването на екологичното съзнание, производството и приложението на MHEC също ще се развие в по-екологична и устойчива посока. Бъдещите изследвания може да се съсредоточат върху намаляване на емисиите на отпадъци в производствения процес, подобряване на биоразградимостта на продуктите и разработване на по-екологични производствени процеси.
Метилхидроксиетилцелулозата (MHEC), като многофункционален целулозен етер, има широки перспективи за приложение и потенциал за развитие. Чрез задълбочено изследване на неговите химични свойства и подобряване на технологията на приложение, MHEC ще играе по-важна роля в различни индустрии и ще допринесе за подобряване на производителността на продукта и опазването на околната среда. В бъдещата област на материалознанието и инженерството прилагането на MHEC ще донесе повече иновации и пробиви.
Време на публикуване: 21 юни 2024 г