کاربردهای مختلف سلولز و مشتقات آن

سلولز یک پلی ساکارید ماکرومولکولی متشکل از گلوکز است که به مقدار زیاد در گیاهان سبز و موجودات دریایی وجود دارد. این گسترده ترین و بزرگترین ماده پلیمری طبیعی در طبیعت است. دارای زیست سازگاری خوب، تجدید پذیر و زیست تخریب پذیر و مزایای دیگر است. گیاهان از طریق فتوسنتز می توانند سالانه صدها میلیون تن سلولز را سنتز کنند.

چشم انداز کاربرد سلولز

سلولز سنتی به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی خاص خود به طور گسترده ای مورد استفاده قرار گرفته است، در حالی که سلولز مواد پلیمری طبیعی پس از فرآوری و اصلاح خواص عملکردی متفاوتی دارد که می تواند نیازهای مختلف صنایع مختلف را برآورده کند. استفاده عملکردی از مواد کاربردی سلولزی به یک روند طبیعی توسعه و کانون های تحقیقاتی مواد پلیمری تبدیل شده است.

مشتقات سلولزی از طریق استری یا اتریفیکاسیون گروه های هیدروکسیل در پلیمرهای سلولزی با معرف های شیمیایی تولید می شوند. با توجه به ویژگی های ساختاری محصولات واکنش، مشتقات سلولز را می توان به سه دسته تقسیم کرد: اترهای سلولزی، استرهای سلولزی و استرهای اتر سلولز.

1. سلولز اتر

اتر سلولز یک اصطلاح کلی برای مجموعه ای از مشتقات سلولز است که در اثر واکنش سلولز قلیایی و عامل اتریف کننده تحت شرایط خاص تشکیل می شوند. اتر سلولز نوعی مشتق سلولز با انواع مختلف، زمینه های کاربردی گسترده، حجم تولید زیاد و ارزش تحقیقاتی بالا است. کاربرد آن شامل زمینه های بسیاری مانند صنعت، کشاورزی، صنایع شیمیایی روزانه، حفاظت از محیط زیست، هوافضا و دفاع ملی است.

اترهای سلولزی که در واقع به صورت تجاری مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از: متیل سلولز، کربوکسی متیل سلولز، اتیل سلولز، هیدروکسی اتیل سلولز، سیانو اتیل سلولز، هیدروکسی پروپیل سلولز و هیدروکسی پروپیل متیل سلولز سلولز و غیره.

2. استرهای سلولزی

استرهای سلولزی به طور گسترده در زمینه های دفاع ملی، صنایع شیمیایی، زیست شناسی، پزشکی، ساخت و ساز و حتی هوافضا استفاده می شود.

استرهای سلولزی که در واقع به صورت تجاری مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از: نیترات سلولز، استات سلولز، بوتیرات استات سلولز و زانتات سلولز.
3. استر اتر سلولز

استرهای اتر سلولزی مشتقات مخلوط استر-اتر هستند.

فیلد برنامه

1. رشته داروسازی

اتر سلولز و مشتقات استر به طور گسترده در پزشکی برای ضخیم شدن، مواد کمکی، رهش پایدار، رهش کنترل شده، تشکیل فیلم و اهداف دیگر استفاده می شود.

2. زمینه پوشش

استرهای سلولزی نقش بسیار مهمی در کاربردهای پوشش دارند. استرهای سلولزی در بایندرها، رزین‌های اصلاح‌شده یا مواد پیش لایه استفاده می‌شوند تا پوشش‌هایی با خواص بسیار عالی ارائه کنند.

3. زمینه فناوری غشاء

سلولز و مواد مشتق شده دارای مزایای خروجی زیاد، عملکرد پایدار و قابلیت بازیافت هستند. از طریق خود مونتاژ لایه به لایه، روش وارونگی فاز، فناوری الکتروریسی و سایر وسایل، می توان مواد غشایی با عملکرد جداسازی عالی تهیه کرد. در زمینه فناوری غشاء به طور گسترده استفاده می شود.

4. زمینه ساخت و ساز

اترهای سلولزی استحکام ژل برگشت پذیر حرارتی بالایی دارند و بنابراین به عنوان افزودنی در اجزای ساختمانی مانند افزودنی های چسب کاشی مبتنی بر سیمان مفید هستند.

5. هوافضا، وسایل نقلیه با انرژی جدید و دستگاه های الکترونیکی پیشرفته

مواد اپتوالکترونیک کاربردی مبتنی بر سلولز را می توان در هوافضا، وسایل نقلیه انرژی جدید و دستگاه های الکترونیکی پیشرفته استفاده کرد.

6. سایر زمینه ها

مشکلات و راه حل ها در کاربرد سلولزی

در حال حاضر، سلولز هنوز دارای برخی کاستی های ذاتی است. سلولز به دلیل ویژگی‌های ساختار انباشته آن، ذوب نمی‌شود و به سختی در حلال‌های معمولی حل می‌شود، که توسعه و استفاده از مواد سلولزی را بسیار محدود می‌کند. مانند حلالیت ضعیف در حلال های معمولی، نداشتن گرمانرم، آب دوستی بالا و عدم خاصیت ضد باکتریایی.

بنابراین، طراحی و ساخت مواد جدید مشتق شده از سلولز، مبنایی برای استفاده کارآمد از سلولز است و توسعه فناوری انحلال سلولز تمیز و کارآمد، راه و تضمین مهمی برای استفاده بهینه از سلولز است.