נגזרות אתר תאית מסיסות במים

הוצגו מנגנון ההצלבה, המסלול והמאפיינים של סוגים שונים של חומרים מצלבים ושל אתר תאית מסיס במים. על ידי שינוי צולב, ניתן לשפר מאוד את הצמיגות, התכונות הריאולוגיות, המסיסות והתכונות המכניות של אתר תאית מסיס במים, כדי לשפר את ביצועי היישום שלו. על פי המבנה הכימי והמאפיינים של מצלבים שונים, סוכמו סוגי תגובות השינוי בהצלבת אתר תאית, וסוכמו כיווני הפיתוח של מצלבים שונים בתחומי יישום שונים של אתר תאית. לאור הביצועים המצוינים של אתר תאית מסיס במים שהשתנה על ידי קישור צולב והמחקרים המעטים בבית ומחוצה לה, לשינוי ההצלבה העתידי של אתר תאית יש סיכויים רחבים לפיתוח. זאת לעיונם של חוקרים ומפעלי ייצור רלוונטיים.
מילות מפתח: שינוי crosslinking; אתר תאית; מבנה כימי; מְסִיסוּת; ביצועי אפליקציה

אתר תאית בשל ביצועיו המצוינים, כחומר עיבוי, חומר שמירה על מים, דבק, חומר מקשר ומפזר, קולואיד מגן, מייצב, חומר השעיה, מתחלב וחומר ליצירת סרטים, בשימוש נרחב בציפוי, בנייה, נפט, כימיקלים יומיומיים, מזון ורפואה ותעשיות אחרות. אתר תאית כולל בעיקר מתיל תאית,תאית הידרוקסיאתיל,תאית carboxymethyl, אתיל תאית, הידרוקסיפרופיל מתיל תאית, הידרוקסיאתיל מתיל תאית וסוגים אחרים של אתר מעורב. אתר תאית עשוי מסיבי כותנה או סיבי עץ על ידי אלקליזציה, האתריפיקציה, צנטריפוגה כביסה, ייבוש, תהליך טחינה מוכן, השימוש בחומרי האתרה משתמשים בדרך כלל באלקן הלוגני או אלקן אפוקסי.
עם זאת, בתהליך היישום של אתר תאית מסיס במים, ההסתברות תיתקל בסביבה מיוחדת, כגון טמפרטורה גבוהה ונמוכה, סביבת חומצה, סביבה יונית מורכבת, סביבות אלו יגרמו לעיבוי, מסיסות, שימור מים, הידבקות, דבק, תרחיף יציב ותחליב של אתר תאית מסיס במים מושפעים מאוד, ואף מובילים לאובדן מוחלט של הפונקציונליות שלו.
על מנת לשפר את ביצועי היישום של אתר תאית, יש צורך לבצע טיפול צולב, באמצעות סוכני צולבות שונים, ביצועי המוצר שונים. בהתבסס על מחקר של סוגים שונים של חומרי הצלבה ושיטות ההצלבה שלהם, בשילוב עם טכנולוגיית ההצלבה בתהליך הייצור התעשייתי, מאמר זה דן בהצלבה של אתר תאית עם סוגים שונים של חומרים מצלבים, ומספק התייחסות לשינוי ההצלבה של אתר תאית .

1. מבנה ועיקרון crosslinking של אתר תאית

אתר תאיתהוא סוג של נגזרות תאית, אשר מסונתזת על ידי תגובת החלפת אתר של שלוש קבוצות הידרוקסיל אלכוהול על מולקולות תאית טבעיות ואלקאן הלוגני או אפוקסיד. בשל ההבדל בין התחליפים, המבנה והתכונות של אתר תאית שונים. תגובת ההצלבה של אתר תאית כרוכה בעיקר בהאתריפיקציה או אסטריפיקציה של ה-OH (OH על טבעת יחידת הגלוקוז או ה-OH על התחליף או הקרבוקסיל על התחליף) ושל חומר ההצלבה עם קבוצות פונקציונליות בינאריות או מרובות, כך ששתי או יותר מולקולות אתר תאית מקושרות יחד ליצירת מבנה רשת מרחבית רב-ממדית. זה אתר תאית מוצלב.
באופן כללי, אתר תאית וחומר צולב של תמיסה מימית המכילה יותר -OH כגון HEC, HPMC, HEMC, MC ו-CMC ניתנים לחיבור מאתר או מאסטר. מכיוון ש-CMC מכיל יוני חומצה קרבוקסילית, הקבוצות הפונקציונליות בחומר המצולבות ניתנות לאסטריליציה עם יוני חומצה קרבוקסילית.
לאחר התגובה של -OH או -COO- במולקולת אתר תאית עם חומר צולב, עקב הפחתת תכולת הקבוצות המסיסות במים והיווצרות מבנה רשת רב מימדי בתמיסה, מסיסותו, הריאולוגיה והתכונות המכניות שלו. ישתנה. על ידי שימוש בחומרי צולבות שונים כדי להגיב עם אתר תאית, ביצועי היישום של אתר תאית ישתפרו. הוכן אתר תאית המתאים ליישום תעשייתי.

2. סוגי חומרי צולבות

2.1 חומרים מצלבים אלדהידים
סוכני צולבות אלדהיד מתייחסים לתרכובות אורגניות המכילות קבוצת אלדהיד (-CHO), שהן פעילות כימית ויכולות להגיב עם הידרוקסיל, אמוניה, אמיד ותרכובות אחרות. סוכני צולבות אלדהיד המשמשים לתאית ונגזרותיה כוללים פורמלדהיד, גליוקסל, גלוטראלדהיד, גליצרלדהיד וכו'. קבוצת אלדהיד יכולה להגיב בקלות עם שני -OH ליצירת אצטלים בתנאים חומציים חלשים, והתגובה היא הפיכה. אתרי התאית הנפוצים ששונו על ידי סוכני צולבות אלדהידים הם HEC, HPMC, HEMC, MC, CMC ואתרי תאית מימיים אחרים.
קבוצת אלדהיד בודדת מקושרת עם שתי קבוצות הידרוקסיל בשרשרת המולקולרית של אתר תאית, ומולקולות האתר של תאית מחוברות באמצעות יצירת אצטלים, ויוצרות מבנה חלל רשת, כדי לשנות את מסיסותו. עקב תגובת ה-OH החופשית בין חומר צולב אלדהיד לאתר תאית, כמות הקבוצות ההידרופיליות המולקולריות מופחתת, וכתוצאה מכך מסיסות מים ירודה של המוצר. לכן, על ידי שליטה בכמות החומר המצלב, הצלבות מתונה של אתר תאית יכולה לעכב את זמן ההידרציה ולמנוע מהמוצר להתמוסס מהר מדי בתמיסה מימית, וכתוצאה מכך להצטברות מקומית.
ההשפעה של אתר תאית מצלבת אלדהיד תלויה בדרך כלל בכמות האלדהיד, ב-pH, באחידות של תגובת ההצלבה, בזמן ההצלבה ובטמפרטורה. טמפרטורת הצלבה ו-pH גבוהים מדי או נמוכים מדי יגרמו להצלבה בלתי הפיכה עקב ההמיאצטל לאצטל, מה שיוביל לאתר תאית בלתי מסיס לחלוטין במים. כמות האלדהיד ואחידות תגובת ההצלבה משפיעים ישירות על מידת ההצלבה של אתר תאית.
פורמלדהיד פחות בשימוש להצלבת אתר תאית בגלל הרעילות הגבוהה והתנודתיות הגבוהה שלו. בעבר נעשה שימוש רב יותר בפורמלדהיד בתחום הציפויים, הדבקים, הטקסטיל, וכיום הוא מוחלף בהדרגה בחומרים מצטלבים שאינם פורמלדהיד בעלי רעילות נמוכה. השפעת ההצלבה של גלוטראלדהיד טובה מזו של גליוקסל, אך יש לו ריח חריף חזק, ומחירו של גלוטראלדהיד גבוה יחסית. בהתחשבות כללית, בתעשייה, גליוקסל משמש בדרך כלל להצלבת אתר תאית מסיס במים כדי לשפר את מסיסות המוצרים. בדרך כלל בטמפרטורת החדר, pH 5 ~ 7 תנאים חומציים חלשים יכולים להתבצע תגובה צולבת. לאחר ההצלבה, זמן ההידרציה וזמן ההידרציה המלא של אתר תאית יתארכו, ותופעת הצבירה תיחלש. בהשוואה למוצרים שאינם מצליבים, המסיסות של אתר תאית טובה יותר, ולא יהיו מוצרים בלתי מומסים בתמיסה, דבר המתאים ליישום תעשייתי. כאשר Zhang Shuangjian הכין תאית הידרוקסיפרופיל מתיל, חומר ההצלבה גליוקסל רוסס לפני הייבוש כדי להשיג תאית הידרוקסיפרופיל מתיל מיידי עם פיזור של 100%, שלא נדבק יחד בעת ההמסה והיה לו פיזור והתמוססות מהירים, מה שפתר את הצרור באופן מעשי. יישום והרחיב את שדה היישום.
במצב הבסיסי, התהליך הפיך של יצירת אצטל יישבר, זמן ההידרציה של המוצר יתקצר וישוחזרו מאפייני ההמסה של אתר תאית ללא הצלבה. במהלך ההכנה והייצור של אתר תאית, תגובת ההצלבה של אלדהידים מתבצעת בדרך כלל לאחר תהליך תגובת האתרציה, בין אם בשלב הנוזלי של תהליך הכביסה או בשלב המוצק לאחר הצנטריפוגה. בדרך כלל, בתהליך הכביסה, אחידות תגובת ההצלבה טובה, אך אפקט ההצלבה גרוע. עם זאת, בשל המגבלות של ציוד הנדסי, אחידות ההצלבה בפאזה מוצקה היא ירודה, אך השפעת ההצלבה טובה יותר יחסית וכמות חומר ההצלבה בשימוש קטנה יחסית.
סוכני צולבות אלדהידים שינו את אתר תאית מסיס במים, בנוסף לשיפור מסיסותו, ישנם גם דיווחים שניתן להשתמש בהם כדי לשפר את התכונות המכניות שלו, יציבות הצמיגות ותכונות אחרות. לדוגמה, Peng Zhang השתמש בגליוקסל כדי להצליב עם HEC, וחקר את ההשפעה של ריכוז חומרי הצלבה, ה-pH ההצלבה וטמפרטורת ההצלבה על החוזק הרטוב של HEC. התוצאות מראות כי בתנאי ההצלבה האופטימליים, החוזק הרטוב של סיבי HEC לאחר ההצלבה גדל ב-41.5%, וביצועיו משתפרים משמעותית. ג'אנג ג'ין השתמש בשרף פנולי מסיס במים, גלוטאראלדהיד וטריכלורואצטלדהיד כדי להצליב את ה-CMC. על ידי השוואת המאפיינים, הפתרון של CMC פנולי מסיס במים מוצלב היה בעל הפחתת צמיגות לפחות לאחר טיפול בטמפרטורה גבוהה, כלומר, עמידות הטמפרטורה הטובה ביותר.
2.2 חומרים צולבים חומצה קרבוקסילית
חומרים מצטלבים של חומצה קרבוקסילית מתייחסים לתרכובות של חומצה פולי-קרבוקסילית, כולל חומצה סוקסינית, חומצה מאלית, חומצה טרטרית, חומצת לימון וחומצות בינאריות או פולי-קרבוקסיליות אחרות. צולבות חומצה קרבוקסילית שימשו לראשונה בהצלבת סיבי בד כדי לשפר את החלקות שלהם. מנגנון ההצלבה הוא כדלקמן: קבוצת הקרבוקסיל מגיבה עם קבוצת ההידרוקסיל של מולקולת התאית לייצור אתר תאית מוצלב מאסטרי. Welch and Yang et al. היו הראשונים שחקרו את מנגנון ההצלבה של מצלבי חומצה קרבוקסילית. תהליך ההצלבה היה כדלקמן: בתנאים מסוימים, שתי קבוצות החומצה הקרבוקסיליות הסמוכות במצלבי חומצה קרבוקסילית התייבשו לראשונה ליצירת אנהידריד מחזורי, והאנהידריד הגיב עם OH במולקולות תאית ליצירת אתר תאית מוצלב עם מבנה מרחבי רשת.
חומרים מצלבים של חומצה קרבוקסילית מגיבים בדרך כלל עם אתר תאית המכילים תחליפי הידרוקסיל. מכיוון שחומרי החיבור של חומצה קרבוקסילית הם מסיסים במים ואינם רעילים, הם היו בשימוש נרחב במחקר של עץ, עמילן, צ'יטוזן ותאית בשנים האחרונות.
נגזרים ושינויים מצולבים של פולימר טבעי אחר, כדי לשפר את הביצועים של שדה היישום שלו.
Hu Hanchang et al. השתמשו בזרז נתרן היפופוספיט כדי לאמץ ארבע חומצות פוליקרבוקסיליות בעלות מבנים מולקולריים שונים: חומצה פרופן טריקרבוקסילית (PCA), חומצה 1,2,3, 4-בוטן טטרקרבוקסילית (BTCA), cis-CPTA, cis-CHHA (Cis-ChHA) לסיים בדי כותנה. התוצאות הראו כי למבנה העגול של בד כותנה לגימור חומצה פוליקרבוקסיל יש ביצועי התאוששות קמטים טובים יותר. מולקולות חומצה פולי-קרבוקסיליות מחזוריות הן סוכני צולבות פוטנציאליים יעילים בגלל קשיחותן הרבה יותר והשפעת הצלבה טובה יותר מאשר מולקולות חומצה קרבוקסיליות שרשרת.
Wang Jiwei et al. השתמשו בחומצה המעורבת של חומצת לימון ואנהידריד אצטית כדי לבצע אסטריפיקציה והצלבה של עמילן. על ידי בדיקת המאפיינים של רזולוציית מים ושקיפות הדבק, הם הגיעו למסקנה שלעמילן מוצלב אסטרי היה יציבות הקפאה-הפשרה טובה יותר, שקיפות משחה נמוכה יותר ויציבות תרמית עם צמיגות טובה יותר מאשר עמילן.
קבוצות חומצה קרבוקסיליות יכולות לשפר את מסיסותן, הפירוק הביולוגי והמאפיינים המכניים שלהן לאחר תגובת הצלבת האסטריפיקציה עם ה-OH הפעיל בפולימרים שונים, ולתרכובות חומצה קרבוקסיליות יש תכונות לא רעילות או רעילות נמוכות, שיש להן סיכויים רחבים לשינוי הצלבה של מים- אתר תאית מסיס בתחומי מזון, דרגת תרופות וציפוי.
2.3 חומר צולב תרכובת אפוקסי
חומר צולב אפוקסי מכיל שתי קבוצות אפוקסי או יותר, או תרכובות אפוקסי המכילות קבוצות פונקציונליות פעילות. תחת פעולתם של זרזים, קבוצות אפוקסי וקבוצות פונקציונליות מגיבות עם ה-OH בתרכובות אורגניות כדי ליצור מקרומולקולות בעלות מבנה רשת. לכן, ניתן להשתמש בו להצלבה של אתר תאית.
ניתן לשפר את הצמיגות והתכונות המכניות של אתר תאית על ידי הצלבת אפוקסי. אפוקסידים שימשו לראשונה לטיפול בסיבי בד והראו אפקט גימור טוב. עם זאת, ישנם מעט דיווחים על שינוי הצלבה של אתר תאית על ידי אפוקסידים. Hu Cheng וחב' פיתחו מצלבות תרכובת אפוקסי רב תכליתית חדשה: EPTA, אשר שיפר את זווית ההתאוששות האלסטית הרטובה של בדי משי אמיתיים מ-200º לפני הטיפול ל-280º. יתרה מכך, המטען החיובי של ה-crosslinker העלה משמעותית את קצב הצביעה וקצב הספיגה של בדי משי אמיתיים לצבעים חומציים. חומר ההצלבה של תרכובת אפוקסי בשימוש על ידי Chen Xiaohui וחב'. : אתר דיגליצידיל פוליאתילן גליקול (PGDE) מקולב עם ג'לטין. לאחר ההצלבה, לג'לטין הידרוג'ל ביצועי התאוששות אלסטיים מצוינים, עם שיעור התאוששות אלסטי הגבוה ביותר עד 98.03%. בהתבסס על מחקרים על שינוי הצלבה של פולימרים טבעיים כמו בד וג'לטין על ידי תחמוצות מרכזיות בספרות, גם לשינוי הצלבה של אתר תאית עם אפוקסידים יש סיכוי מבטיח.
Epichlorohydrin (ידוע גם בשם epichlorohydrin) הוא חומר צולב נפוץ לטיפול בחומרים פולימרים טבעיים המכילים -OH, -NH2 וקבוצות פעילות אחרות. לאחר הצלבת אפיכלורוהידרין, ישתפרו הצמיגות, עמידות החומצה והאלקליות, עמידות הטמפרטורה, עמידות למלח, עמידות גזירה ותכונות מכניות של החומר. לכן, ליישום של אפיכלורוהידרין בהצלבת אתר תאית יש משמעות מחקרית רבה. לדוגמה, Su Maoyao יצרה חומר בעל ספיגה גבוהה על ידי שימוש ב-CMC מוצלבת אפיקלורוהידרין. הוא דן בהשפעת מבנה החומר, מידת ההחלפה ומידת ההצלבה על תכונות הספיחה, ומצא כי ערך החזקת המים (WRV) וערך החזקת המלח (SRV) של המוצר המיוצר עם כ-3% חומר צולב עלו ב-26 פעמים ו-17 פעמים, בהתאמה. כאשר Ding Changguang et al. הכין תאית carboxymethyl צמיג במיוחד, epichlorohydrin הוסף לאחר האetherification עבור crosslinking. לשם השוואה, הצמיגות של המוצר המוצלב הייתה גבוהה עד 51% מזו של המוצר הלא מוצלב.
2.4 חומרים מצלבים חומצת בורית
סוכני צולבות בוריק כוללים בעיקר חומצה בורית, בורקס, בוראט, אורגנובוראט וחומרים אחרים המכילים בוראט. בדרך כלל מאמינים כי מנגנון ההצלבה הוא שחומצת בור (H3BO3) או בוראט (B4O72-) יוצרים יון טטרה-הידרוקסי בוראט (B(OH)4-) בתמיסה, ולאחר מכן מתייבשים עם ה-Oh בתרכובת. יוצרים תרכובת צולבת עם מבנה רשת.
מצלבות חומצה בורית נמצאים בשימוש נרחב כחומרי עזר ברפואה, זכוכית, קרמיקה, נפט ותחומים אחרים. החוזק המכני של החומר שטופל בחומצה בורית ישופר, וניתן להשתמש בו להצלבה של אתר תאית, כדי לשפר את ביצועיו.
בשנות ה-60, בורון אנאורגני (בורקס, חומצה בורית ונתרן טטרבוראט וכו') היה חומר ההצלבה העיקרי בשימוש בפיתוח נוזלי שבירה על בסיס מים של שדות נפט וגז. בורקס היה חומר ההצלבה המוקדם ביותר בשימוש. בשל החסרונות של בורון אנאורגני, כגון זמן הצלבה קצר ועמידות לטמפרטורות ירודה, הפיתוח של חומר צולב אורגנובורון הפך למוקד מחקר. המחקר של אורגנובורון החל בשנות ה-90. בשל המאפיינים שלו של עמידות בטמפרטורה גבוהה, דבק קל לשבירה, חיבור צולב מושהה הניתן לשליטה וכו', אורגנובורון השיג אפקט יישום טוב בשבירת שדות נפט וגז. Liu Ji et al. פיתח חומר צולב פולימרי המכיל קבוצת חומצה פנילבורית, חומר ההצלבה מעורבב עם חומצה אקרילית ופוליאול פולימר עם תגובת קבוצת סוצ'ינימיד אסטר, הדבק הביולוגי המתקבל הוא בעל ביצועים מקיפים מצוינים, יכול להראות הידבקות טובה ותכונות מכניות בסביבה לחה, ויכול להיות הידבקות פשוטה יותר. יאנג יאנג ועוד. ייצר חומר צולב זירקוניום בורון עמיד בטמפרטורה גבוהה, ששימש לצלב את נוזל הבסיס של ג'ל גואנידין של נוזל השבירה, ושיפר מאוד את הטמפרטורה וההתנגדות לגזירה של נוזל השבירה לאחר טיפול הצלבה. דווח על השינוי של אתר קרבוקסימטיל תאית על ידי חומר צולב חומצה בורית בנוזל קידוח נפט. בגלל המבנה המיוחד שלו, ניתן להשתמש בו ברפואה ובבנייה
הצלבה של אתר תאית בבנייה, ציפוי ותחומים נוספים.
2.5 חומר צולב פוספיד
חומרי הצלבה של פוספטים כוללים בעיקר זרחן טריכלורוקסי (פוספואציל כלוריד), נתרן טרימטפוספט, נתרן טריפוליפוספט וכו'. מנגנון ההצלבה הוא שקשר PO או קשר P-Cl מאסטרי עם המולקולרי -OH בתמיסה מימית לייצור דיפוספט, ויוצר מבנה רשת. .
חומר צולב פוספיד עקב רעילות לא רעילה או נמוכה, בשימוש נרחב במזון, שינוי חומרי פולימר לרפואה, כגון עמילן, צ'יטוזן וטיפולי הצלבת פולימרים טבעיים אחרים. התוצאות מראות שניתן לשנות באופן משמעותי את תכונות הג'לטינה וההתנפחות של עמילן על ידי הוספת כמות קטנה של חומר צולב פוספיד. לאחר הצלבת עמילן, טמפרטורת הג'לטינציה עולה, יציבות הדבק משתפרת, עמידות החומצה טובה יותר מהעמילן המקורי וחוזק הסרט עולה.
ישנם גם מחקרים רבים על חיבור צלב כיטוסן עם חומר צולב פוספיד, שיכול לשפר את החוזק המכני שלו, היציבות הכימית ותכונות אחרות. נכון לעכשיו, אין דיווחים על השימוש בחומר צולב פוספיד לטיפול בהצלבת אתר תאית. מכיוון שאתר תאית ועמילן, צ'יטוזן ופולימרים טבעיים אחרים מכילים יותר -OH פעיל, ולחומר הצולב פוספיד יש תכונות פיזיולוגיות לא רעילות או רעילות נמוכה, ליישום שלו במחקר הצלבת אתר תאית יש גם סיכויים פוטנציאליים. כגון CMC בשימוש במזון, תחום משחת שיניים עם שינוי חומר צולב פוספיד, יכול לשפר את העיבוי, התכונות הראוולוגיות שלו. ניתן לשפר את MC, HPMC ו-HEC המשמשים בתחום הרפואה על ידי חומר צולב פוספיד.
2.6 סוכני צולבות אחרים
האלדהידים, אפוקסידים והצלבות אתר תאית שלעיל שייכים להצלבת האתרה, חומצה קרבוקסילית, חומצה בורית וחומר מצלבת פוספיד שייכים להצלבת האסטריפיקציה. בנוסף, חומרי ההצלבה המשמשים להצלבת אתר תאית כוללים גם תרכובות איזוציאנאט, תרכובות הידרוקסי-מתיל חנקן, תרכובות סולפהדריל, חומרי חיבור מתכת, חומרי צולבות אורגנוסיליקון וכו'. המאפיינים המשותפים של המבנה המולקולרי שלה הם שהמולקולה מכילה קבוצות פונקציונליות מרובות. קל להגיב עם -OH, ויכול ליצור מבנה רשת רב מימדי לאחר הצלבה. המאפיינים של מוצרי הצלבה קשורים לסוג חומר ההצלבה, מידת ההצלבה ותנאי ההצלבה.
Badit · Pabin · Condu et al. השתמש בטולואן דיאיזוציאנאט (TDI) להצלבת מתיל תאית. לאחר ההצלבה, טמפרטורת מעבר הזכוכית (Tg) עלתה עם העלייה באחוז ה-TDI, ויציבות התמיסה המימית שלו השתפרה. TDI משמש בדרך כלל גם לשינוי צולב בדבקים, ציפויים ותחומים אחרים. לאחר השינוי, תכונת ההדבקה, עמידות הטמפרטורה ועמידות המים של הסרט ישתפרו. לכן, TDI יכול לשפר את הביצועים של אתר תאית המשמש בבנייה, ציפויים ודבקים על ידי שינוי הצלבה.
טכנולוגיית הצלבה דיסולפיד נמצאת בשימוש נרחב בשינוי חומרים רפואיים ויש לה ערך מחקרי מסוים להצלבה של מוצרי אתר תאית בתחום הרפואה. Shu Shujun et al. צימוד β-cyclodextrin עם מיקרו-ספירות סיליקה, צלב מרקפטויל צ'יטוזן וגלוקאן דרך שכבת מעטפת שיפוע, והסיר מיקרו-ספירות סיליקה כדי להשיג ננוקפסות מוצלבות דיסולפיד, שהראו יציבות טובה ב-pH פיזיולוגי מדומה.
סוכני צולב מתכות הם בעיקר תרכובות אנאורגניות ואורגניות של יוני מתכת גבוהים כגון Zr(IV), Al(III), Ti(IV), Cr(III) ו-Fe(III). יוני מתכת גבוהים עוברים פילמור ליצירת יוני גשר הידרוקסיל רב-גרעיני באמצעות הידרציה, הידרוליזה וגשר הידרוקסיל. נהוג להאמין שההצלבה של יוני מתכת בעלי ערכיות גבוהה מתבצעת בעיקר באמצעות יוני גישור הידרוקסילי רב-גרעיני, שקל לשלבם עם קבוצות חומצה קרבוקסיליות ליצירת פולימרים במבנה מרחבי רב-ממדי. שו קאי וחב'. חקר את התכונות הריאולוגיות של סדרות Zr(IV), Al(III), Ti(IV), Cr(III) ו-Fe(III) במחיר גבוה מתכת מוצלבת קרבוקסימטיל הידרוקסיפרופיל תאית (CMHPC) ואת היציבות התרמית, אובדן סינון , קיבולת חול תלוי, שאריות שבירת דבק ותאימות למלח לאחר היישום. התוצאות הראו כי לצולב המתכת יש את התכונות הנדרשות לחומר המלט של נוזל שבירה של באר נפט.

3. שיפור ביצועים ופיתוח טכני של אתר תאית על ידי שינוי הצלבה

3.1 צבע ובנייה
אתר תאית בעיקר HEC, HPMC, HEMC ו-MC משמשים יותר בתחום הבנייה, ציפוי, אתר תאית מסוג זה חייב להיות בעל עמידות טובה למים, עיבוי, עמידות למלח ולטמפרטורות, עמידות לגזירה, משמש לעתים קרובות בטיט צמנט, צבע לטקס , דבק אריחי קרמיקה, צבע קירות חיצוניים, לכה וכן הלאה. בשל הבניין, דרישות שדה הציפוי של חומרים חייבות להיות בעלי חוזק ויציבות מכאנית טובה, בדרך כלל יש לבחור בחומר מצלבות מסוג האתרה לשינוי מצלבת אתר תאית, כגון שימוש באלקן הלוגני אפוקסי, חומר מצלבות חומצה בורית להצלבה שלו, יכול לשפר את המוצר צמיגות, עמידות במלח ובטמפרטורה, עמידות בפני גזירה ותכונות מכניות.
3.2 תחומי רפואה, מזון וכימיקלים יומיומיים
MC, HPMC ו-CMC באתר תאית מסיס במים משמשים לעתים קרובות בחומרי ציפוי פרמצבטיים, תוספים פרמצבטיים בשחרור איטי ומעבה פרמצבטי נוזלי ומייצב אמולסיה. CMC יכול לשמש גם כחומר מתחלב ומעבה ביוגורט, מוצרי חלב ומשחת שיניים. HEC ו-MC משמשים בתחום הכימי היומי כדי לעבות, לפזר ולהומוגג. מכיוון שתחום הרפואה, המזון והכימיקלים היומיומיים זקוקים לחומרים בטוחים ולא רעילים, לכן, עבור סוג זה של אתר תאית ניתן להשתמש בחומצה זרחתית, חומר צולב חומצה קרבוקסילית, חומר צולב סולפהדריל וכו', לאחר שינוי הצלבה, יכול לשפר את צמיגות המוצר, יציבות ביולוגית ותכונות אחרות.
HEC נמצא בשימוש נדיר בתחומי הרפואה והמזון, אך מכיוון ש-HEC הוא אתר תאית לא-יוני בעל מסיסות חזקה, יש לו את היתרונות הייחודיים שלו על פני MC, HPMC ו-CMC. בעתיד יצולב על ידי חומרי צולבות בטוחים ולא רעילים, שיהיו בעלי פוטנציאל פיתוח רב בתחומי הרפואה והמזון.
3.3 אזורי קידוח והפקת נפט
CMC ואתר תאית קרבוקסילית משמשים בדרך כלל כחומר לטיפול בבוץ קידוח תעשייתי, סוכן אובדן נוזלים, חומר עיבוי לשימוש. בתור אתר תאית לא-יוני, HEC נמצא בשימוש נרחב גם בתחום קידוחי נפט בשל אפקט העיבוי הטוב שלו, קיבולת ויציבות מתליית חול חזקה, עמידות בחום, תכולת מלח גבוהה, עמידות בצנרת נמוכה, פחות אובדן נוזלים, גומי מהיר. שבירה ושאריות נמוכות. נכון לעכשיו, מחקר נוסף הוא השימוש בחומרי צולבות חומצה בורית וחומרי הצלבה מתכת כדי לשנות את ה-CMC המשמש בשדה קידוחי נפט, מחקר מחקר על שינויים בהצלבות אתתר תאית לא-יוני מדווח פחות, אך השינוי ההידרופובי של אתר תאית לא-יוני, מראה משמעותי צמיגות, טמפרטורה והתנגדות למלח ויציבות גזירה, פיזור טוב ועמידות להידרוליזה ביולוגית. לאחר חיבור צולב על ידי חומצה בורית, מתכת, אפוקסיד, אלקנים הלוגניים אפוקסי וחומרים צולבים אחרים, אתר תאית המשמש בקידוח ובייצור נפט שיפר את העיבוי, עמידות המלח והטמפרטורה, יציבותו וכן הלאה, אשר יש סיכוי גדול ליישום בתחום עָתִידִי.
3.4 שדות אחרים
אתר תאית עקב עיבוי, אמולסיציה, יצירת סרט, הגנה קולואידית, שימור לחות, הידבקות, אנטי רגישות ותכונות מצוינות אחרות, בשימוש נרחב יותר, בנוסף לתחומים הנ"ל, בשימוש גם בייצור נייר, קרמיקה, הדפסת טקסטיל וצביעה, תגובת פילמור ותחומים אחרים. על פי הדרישות של תכונות החומר בתחומים שונים, ניתן להשתמש בחומרי צולבות שונים לשינוי הצלבה כדי לעמוד בדרישות היישום. באופן כללי, ניתן לחלק את אתר תאית מוצלב לשתי קטגוריות: אתר תאית מוצלבת מאפרת ואתר תאית מוצלבת מאסטרית. אלדהידים, אפוקסידים וחומרים צולבים אחרים מגיבים עם -Oh על אתר תאית ויוצרים קשר אתר-חמצן (-O-), השייך למצלבי האתרה. חומצה קרבוקסילית, פוספיד, חומצה בורית וחומרים צולבים אחרים מגיבים עם ה-OH על אתר תאית ליצירת קשרי אסטר, השייכים לסוכני צולבות אסטריפיקציה. קבוצת הקרבוקסיל ב-CMC מגיבה עם ה-OH בחומר המצולב לייצור אתר תאית מוצלב מאסטרי. נכון לעכשיו, יש מעט מחקרים על סוג זה של שינוי חיבור צולב, ועדיין יש מקום לפיתוח בעתיד. מכיוון שהיציבות של קשר אתר טובה יותר מזו של קשר אסטר, לאתר תאית מצולבת מסוג אתר יש יציבות ותכונות מכניות חזקות יותר. על פי תחומי היישום השונים, ניתן לבחור חומר צולב מתאים לשינוי הצלבת אתר תאית, על מנת להשיג מוצרים העונים על צורכי היישום.

4. מסקנה

נכון לעכשיו, התעשייה משתמשת בגליוקסל כדי להצליב אתר תאית, על מנת לעכב את זמן הפירוק, כדי לפתור את בעיית התגבשות המוצר במהלך ההמסה. אתר תאית מצולבת גליוקסל יכול רק לשנות את מסיסותו, אך אין לו שיפור ברור בתכונות אחרות. כיום, השימוש בחומרים צולבים אחרים מלבד גליוקסל עבור הצלבת אתר תאית נחקר לעתים רחוקות. מכיוון שאתר תאית נמצא בשימוש נרחב בקידוחי נפט, בנייה, ציפוי, מזון, רפואה ותעשיות אחרות, מסיסותו, הראוולוגיה, התכונות המכניות שלו ממלאות תפקיד מכריע ביישומו. באמצעות שינוי צולב, הוא יכול לשפר את ביצועי היישום שלו בתחומים שונים, כדי לענות על צרכי היישום. לדוגמה, חומצה קרבוקסילית, חומצה זרחתית, חומר צולב חומצה בורית עבור אסטריפיקציה של אתר תאית יכולים לשפר את ביצועי היישום שלה בתחום המזון והרפואה. עם זאת, לא ניתן להשתמש באלדהידים בתעשיית המזון והתרופות בגלל הרעילות הפיזיולוגית שלהם. חומרים מצטלבים של חומצה בורית ומתכת מועילים לשיפור הביצועים של נוזל שבירה של נפט וגז לאחר הצלבה של אתר תאית המשמש בקידוחי נפט. סוכני צולבות אלקיל אחרים, כגון epichlorohydrin, יכולים לשפר את הצמיגות, התכונות הריאולוגיות והתכונות המכניות של אתר תאית. עם ההתפתחות המתמשכת של המדע והטכנולוגיה, הדרישות של תעשיות שונות לתכונות החומר משתפרות ללא הרף. על מנת לעמוד בדרישות הביצועים של אתר תאית בתחומי יישומים שונים, למחקר העתידי על הצלבת אתר תאית יש סיכויים רחבים לפיתוח.