Metil hidroksietil celuloza (MHEC) je uobičajeni celulozni eter. Dobiva se eterifikacijom celuloze i uglavnom se koristi u mnogim industrijama kao što su građevinska, farmaceutska, kozmetička i prehrambena. MHEC ima dobru topljivost u vodi, svojstva zgušnjavanja, suspenzije i vezivanja te je vrlo važan funkcionalni aditiv.
1. Kemijska struktura i dobivanje
1.1 Kemijska struktura
MHEC se dobiva djelomičnim metiliranjem i hidroksietiliranjem celuloze. Njegova kemijska struktura uglavnom se formira zamjenom hidroksilne skupine na molekularnom lancu celuloze metilom (-CH3) i hidroksietilom (-CH₂CH2OH). Njegova strukturna formula obično se izražava kao:
Cell−��−����3+Cell−��−����2����2����Cell−O−CH 3+Cell−O−CH 2CH 2OH
Stanica predstavlja celulozni molekularni kostur. Stupanj supstitucije metilnih i hidroksietilnih skupina utječe na svojstva MHEC-a, kao što su topljivost u vodi i viskoznost.
1.2 Postupak pripreme
Priprema MHEC uglavnom uključuje sljedeće korake:
Reakcija eterifikacije: Koristeći celulozu kao sirovinu, prvo se tretira s alkalnom otopinom (kao što je natrijev hidroksid) da se aktiviraju hidroksilne skupine u celulozi. Zatim se dodaju metanol i etilen oksid da se provede reakcija eterifikacije tako da se hidroksilne skupine na celulozi zamijene metilnim i hidroksietilnim skupinama.
Neutralizacija i ispiranje: Nakon što je reakcija završena, višak lužine se uklanja reakcijom kisele neutralizacije, a produkt reakcije više puta se ispere vodom kako bi se uklonili nusprodukti i neizreagirane sirovine.
Sušenje i drobljenje: isprana MHEC suspenzija se suši kako bi se dobio MHEC prah i konačno drobi kako bi se dobila potrebna finoća.
2. Fizikalna i kemijska svojstva
2.1 Izgled i topljivost
MHEC je bijeli ili svijetložuti prah koji je lako topiv u hladnoj i vrućoj vodi, ali je slabo topljiv u organskim otapalima. Njegova topljivost je povezana s pH vrijednošću otopine, a pokazuje dobru topljivost u neutralnom do slabo kiselom području.
2.2 Zgušnjavanje i suspenzija
MHEC može značajno povećati viskoznost otopine nakon otapanja u vodi, pa se naširoko koristi kao zgušnjivač. U isto vrijeme, MHEC također ima dobru suspenziju i disperzibilnost, što može spriječiti taloženje čestica, što ga čini korištenim kao sredstvo za suspendiranje u premazima i građevinskim materijalima.
2.3 Stabilnost i kompatibilnost
MHEC ima dobru stabilnost na kiseline i lužine i može održati svoju stabilnost u širokom pH rasponu. Osim toga, MHEC ima dobru toleranciju na elektrolite, što mu omogućuje dobro djelovanje u mnogim kemijskim sustavima.
3. Polja primjene
3.1 Građevinarstvo
U građevinskom području, MHEC se uglavnom koristi kao zgušnjivač i sredstvo za zadržavanje vode za materijale kao što su mort, kit i gips. MHEC može učinkovito poboljšati radnu izvedbu građevinskih materijala, povećati adheziju i svojstva protiv spuštanja tijekom gradnje, produžiti otvoreno vrijeme i u isto vrijeme poboljšati zadržavanje vode u materijalima kako bi se spriječilo pucanje i smanjenje čvrstoće uzrokovano brzim gubitkom vode.
3.2 Kozmetika
MHEC se koristi kao emulgator, zgušnjivač i stabilizator u kozmetici. Može dati kozmetici dobar dodir i reologiju, povećati stabilnost i iskustvo korištenja proizvoda. Na primjer, u proizvodima kao što su losioni, kreme i šamponi, MHEC može učinkovito spriječiti raslojavanje i taloženje te povećati viskoznost proizvoda.
3.3 Farmaceutska industrija
U farmaceutskoj industriji, MHEC se koristi kao vezivo, sredstvo za produljeno otpuštanje i sredstvo za suspendiranje tableta. Može poboljšati tvrdoću i svojstva raspadanja tableta i osigurati stabilno otpuštanje lijekova. Osim toga, MHEC se također često koristi u suspenzijama lijekova kako bi se aktivni sastojci ravnomjerno raspršili i poboljšala stabilnost i bioraspoloživost lijekova.
3.4 Prehrambena industrija
U prehrambenoj industriji, MHEC se uglavnom koristi kao zgušnjivač i stabilizator, a prikladan je za razne formulacije hrane, kao što su mliječni proizvodi, umaci, začini itd. Može učinkovito poboljšati teksturu i okus hrane i produžiti rok trajanja hrana.
4. Zaštita okoliša i sigurnost
4.1 Učinkovitost zaštite okoliša
MHEC ima dobru biorazgradljivost i nema vidljivog zagađenja okoliša. Budući da su njegove glavne komponente celuloza i njeni derivati, MHEC se može postupno razgraditi u bezopasne tvari u prirodnom okruženju i neće uzrokovati dugoročnu štetu tlu i vodnim tijelima.
4.2 Sigurnost
MHEC ima visoku sigurnost te je netoksičan i bezopasan za ljudsko tijelo. Kada se koristi u kozmetičkoj i prehrambenoj industriji, mora biti u skladu s relevantnim sigurnosnim standardima i propisima kako bi se osiguralo da je sadržaj MHEC u proizvodu unutar navedenog raspona. Tijekom uporabe treba paziti da se spriječi udisanje velikih količina prašine kako bi se izbjegla iritacija dišnog sustava.
5. Budući trendovi razvoja
5.1 Poboljšanje performansi
Jedan od budućih smjerova istraživanja MHEC-a je daljnje poboljšanje njegove funkcionalnosti poboljšanjem procesa sinteze i dizajna formule. Na primjer, povećanjem stupnja supstitucije i optimiziranjem molekularne strukture, MHEC može imati bolje performanse u posebnim scenarijima primjene, kao što je otpornost na visoke temperature, otpornost na kiseline i lužine, itd.
5.2 Proširenje aplikacije
Uz kontinuirani razvoj novih materijala i novih procesa, očekuje se daljnje proširenje područja primjene MHEC-a. Na primjer, u području nove energije i novih materijala, MHEC, kao funkcionalni dodatak, može igrati sve važniju ulogu.
5.3 Zaštita okoliša i održivost
Uz unapređenje ekološke svijesti, proizvodnja i primjena MHEC-a također će se razvijati u ekološki prihvatljivijem i održivijem smjeru. Buduća bi se istraživanja mogla usredotočiti na smanjenje emisija otpada u procesu proizvodnje, poboljšanje biorazgradljivosti proizvoda i razvoj ekološki prihvatljivijih proizvodnih procesa.
Metil hidroksietil celuloza (MHEC), kao multifunkcionalni celulozni eter, ima široku perspektivu primjene i razvojni potencijal. Dubinskim istraživanjem svojih kemijskih svojstava i poboljšanjem tehnologije primjene, MHEC će igrati važniju ulogu u raznim industrijama i pridonijeti poboljšanju performansi proizvoda i zaštiti okoliša. U budućem području znanosti o materijalima i inženjerstvu, primjena MHEC-a donijet će više inovacija i otkrića.
Vrijeme objave: 21. lipnja 2024