Tselluloosi ja selle derivaatide erinevad rakendused

Tselluloos on glükoosist koosnev makromolekulaarne polüsahhariid, mida leidub suurtes kogustes rohelistes taimedes ja mereorganismides. See on looduses kõige laiemalt levinud ja suurim looduslik polümeermaterjal. Sellel on hea biosobivus, taastuv ja biolagunev ning muud eelised. Fotosünteesi kaudu suudavad taimed igal aastal sünteesida sadu miljoneid tonne tselluloosi.

Tselluloosi kasutamise väljavaated

Traditsioonilist tselluloosi on selle füüsikaliste ja keemiliste omaduste tõttu laialdaselt kasutatud, samas kui looduslikul polümeermaterjalil tselluloosil on pärast töötlemist ja modifitseerimist erinevad funktsionaalsed omadused, mis vastavad erinevate tööstusharude erinevatele vajadustele. Funktsionaalsete tselluloosmaterjalide funktsionaalne kasutamine on muutunud loomulikuks polümeermaterjalide arengusuundadeks ja uurimispunktideks.

Tselluloosi derivaate toodetakse tselluloosi polümeeride hüdroksüülrühmade esterdamisel või eeterdamisel keemiliste reagentidega. Reaktsiooniproduktide struktuuriomaduste järgi võib tselluloosi derivaadid jagada kolme kategooriasse: tselluloosi eetrid, tselluloosi estrid ja tselluloosi eetri estrid.

1. Tselluloosi eeter

Tsellulooseeter on üldnimetus tselluloosi derivaatide seeria kohta, mis moodustuvad leelistselluloosi ja eeterdava aine reaktsioonil teatud tingimustel. Tsellulooseeter on omamoodi tselluloosi derivaat, millel on erinevad liigid, lai kasutusala, suur tootmismaht ja kõrge uurimisväärtus. Selle rakendus hõlmab paljusid valdkondi, nagu tööstus, põllumajandus, igapäevane keemiatööstus, keskkonnakaitse, lennundus ja riigikaitse.

Kaubanduslikult kasutatavad tsellulooseetrid on: metüültselluloos, karboksümetüültselluloos, etüültselluloos, hüdroksüetüültselluloos, tsüanoetüültselluloos, hüdroksüpropüültselluloos ja hüdroksüpropüülmetüültselluloos, tselluloos jne.

2. Tselluloosi estrid

Tselluloosi estreid kasutatakse laialdaselt riigikaitses, keemiatööstuses, bioloogias, meditsiinis, ehituses ja isegi kosmosetööstuses.

Kaubanduslikult kasutatavad tselluloosi estrid on: tselluloosnitraat, tselluloosatsetaat, tselluloosatsetaatbutüraat ja tselluloosksantaat.
3. Tselluloosi eetri ester

Tselluloosi eetri estrid on estri ja eetri segaderivaadid.

Rakendusväli

1. Farmaatsiavaldkond

Tselluloosi eetrit ja estri derivaate kasutatakse laialdaselt meditsiinis paksendamiseks, abiaineteks, prolongeeritult vabastamiseks, kontrollitud vabanemiseks, kile moodustamiseks ja muudel eesmärkidel.

2. Katteväli

Tselluloosi estrid mängivad pindamisrakendustes väga olulist rolli. Tselluloosi estreid kasutatakse sideainetes, modifitseeritud vaikudes või kileeelsetes materjalides, et tagada paljude suurepäraste omadustega katted.

3. Membraantehnoloogia valdkond

Tselluloosi ja selle derivaatide eelisteks on suur toodang, stabiilne jõudlus ja taaskasutatavus. Kihi-kihilise isemonteerimise, faasiinversiooni meetodi, elektriketrustehnoloogia ja muude vahendite abil saab valmistada suurepärase eraldusvõimega membraanmaterjale. Membraanitehnoloogia valdkonnas kasutatakse laialdaselt.

4. Ehitusvaldkond

Tselluloosi eetrid on kõrge termiliselt pöörduva geelitugevusega ja seetõttu on need kasulikud lisandina ehituskomponentides, näiteks tsemendipõhised plaadiliimi lisandid.

5. Lennundus, uued energiasõidukid ja tipptasemel elektroonikaseadmed

Tselluloosipõhiseid funktsionaalseid optoelektroonilisi materjale saab kasutada kosmosetööstuses, uutes energiasõidukites ja tipptasemel elektroonikaseadmetes.

6. Muud väljad

Probleemid ja lahendused tselluloosi kasutamisel

Praegu on tselluloosil veel mõningaid puudujääke. Tselluloosi agregeeritud struktuuri omaduste tõttu ei saa tselluloos sulatada ja seda on raske tavalistes lahustites lahustada, mis piirab oluliselt tselluloosmaterjalide väljatöötamist ja kasutamist. Näiteks halb lahustuvus tavalistes lahustites, termoplastsuse puudumine, kõrge hüdrofiilsus ja antibakteriaalsete omaduste puudumine.

Seetõttu on uute tselluloosist saadud materjalide projekteerimine ja ehitamine tselluloosi efektiivse kasutamise aluseks ning puhta ja tõhusa tselluloosi lahustamise tehnoloogia arendamine on oluline viis ja tagatis tselluloosi efektiivseks kasutamiseks.