Verschiedene Anwendungen von Cellulose und ihren Derivaten

Cellulose ist ein makromolekulares Polysaccharid aus Glucose, das in großen Mengen in grünen Pflanzen und Meeresorganismen vorkommt. Es ist das am weitesten verbreitete und größte natürliche Polymermaterial in der Natur. Es verfügt über eine gute Biokompatibilität, ist erneuerbar und biologisch abbaubar und bietet weitere Vorteile. Durch Photosynthese können Pflanzen jedes Jahr Hunderte Millionen Tonnen Zellulose synthetisieren.

Anwendungsaussichten für Cellulose

Herkömmliche Zellulose wird aufgrund ihrer eigenen physikalischen und chemischen Eigenschaften häufig verwendet, während das natürliche Polymermaterial Zellulose nach der Verarbeitung und Modifikation unterschiedliche funktionelle Eigenschaften aufweist, die den unterschiedlichen Anforderungen verschiedener Branchen gerecht werden können. Die funktionale Nutzung von Cellulose-Funktionsmaterialien ist zu einem natürlichen Entwicklungstrend und Forschungsschwerpunkt von Polymermaterialien geworden.

Cellulosederivate werden durch Veresterung oder Veretherung von Hydroxylgruppen in Cellulosepolymeren mit chemischen Reagenzien hergestellt. Entsprechend den strukturellen Eigenschaften der Reaktionsprodukte können Cellulosederivate in drei Kategorien eingeteilt werden: Celluloseether, Celluloseester und Celluloseetherester.

1. Celluloseether

Celluloseether ist ein allgemeiner Begriff für eine Reihe von Cellulosederivaten, die durch die Reaktion von Alkalicellulose und einem Veretherungsmittel unter bestimmten Bedingungen entstehen. Celluloseether ist eine Art Cellulosederivat mit verschiedenen Arten, breiten Anwendungsgebieten, großem Produktionsvolumen und hohem Forschungswert. Seine Anwendung umfasst viele Bereiche wie Industrie, Landwirtschaft, tägliche chemische Industrie, Umweltschutz, Luft- und Raumfahrt und Landesverteidigung.

Die tatsächlich kommerziell verwendeten Celluloseether sind: Methylcellulose, Carboxymethylcellulose, Ethylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Cyanoethylcellulose, Hydroxypropylcellulose und Hydroxypropylmethylcellulose.

2. Celluloseester

Celluloseester werden häufig in den Bereichen Landesverteidigung, chemische Industrie, Biologie, Medizin, Bauwesen und sogar Luft- und Raumfahrt eingesetzt.

Die tatsächlich kommerziell verwendeten Celluloseester sind: Cellulosenitrat, Celluloseacetat, Celluloseacetatbutyrat und Cellulosexanthat.
3. Celluloseetherester

Celluloseetherester sind Ester-Ether-Mischderivate.

Anwendungsgebiet

1. Pharmazeutischer Bereich

Celluloseether- und -esterderivate werden in der Medizin häufig zur Verdickung, als Hilfsstoff, zur verzögerten Freisetzung, zur kontrollierten Freisetzung, zur Filmbildung und für andere Zwecke verwendet.

2. Beschichtungsfeld

Celluloseester spielen in Beschichtungsanwendungen eine sehr wichtige Rolle. Celluloseester werden in Bindemitteln, modifizierten Harzen oder Vorfilmmaterialien verwendet, um Beschichtungen mit vielen hervorragenden Eigenschaften zu verleihen.

3. Bereich Membrantechnologie

Zellulose und daraus abgeleitete Materialien bieten die Vorteile einer großen Produktion, stabilen Leistung und Recyclingfähigkeit. Durch schichtweise Selbstorganisation, Phaseninversionsmethode, Elektrospinning-Technologie und andere Mittel können Membranmaterialien mit hervorragender Trennleistung hergestellt werden. Im Bereich der Membrantechnik weit verbreitet.

4. Baufeld

Celluloseether weisen eine hohe thermisch reversible Gelfestigkeit auf und eignen sich daher als Zusatzstoffe in Baukomponenten, beispielsweise als Zusatzstoffe für Fliesenkleber auf Zementbasis.

5. Luft- und Raumfahrt, neue Energiefahrzeuge und hochwertige elektronische Geräte

Funktionelle optoelektronische Materialien auf Zellulosebasis können in der Luft- und Raumfahrt, in Fahrzeugen mit neuer Energie und in hochwertigen elektronischen Geräten eingesetzt werden.

6. Andere Bereiche

Probleme und Lösungen bei der Zelluloseanwendung

Derzeit weist Cellulose noch einige inhärente Mängel auf. Aufgrund der Eigenschaften seiner aggregierten Struktur lässt sich Cellulose nicht schmelzen und ist in herkömmlichen Lösungsmitteln nur schwer löslich, was die Entwicklung und Nutzung von Cellulosematerialien stark einschränkt. Dazu gehören schlechte Löslichkeit in gängigen Lösungsmitteln, mangelnde Thermoplastizität, hohe Hydrophilie und fehlende antibakterielle Eigenschaften.

Daher ist das Design und die Konstruktion neuer, aus Zellulose gewonnener Materialien die Grundlage für die effiziente Nutzung von Zellulose, und die Entwicklung einer sauberen und effizienten Technologie zur Zelluloseauflösung ist ein wichtiger Weg und Garant für die effiziente Nutzung von Zellulose.