セルロースおよびその誘導体のさまざまな用途

セルロースは、緑色植物や海洋生物に大量に存在するグルコースから構成される高分子多糖類です。それは自然界で最も広く分布しており、最大の天然ポリマー材料です。優れた生体適合性、再生可能、生分解性などの利点があります。植物は光合成により、毎年数億トンのセルロースを合成できます。

セルロースの応用展望

従来のセルロースは、その独自の物理的および化学的特性により広く使用されてきましたが、天然高分子材料であるセルロースは、加工および改質後に異なる機能特性を有し、さまざまな業界のさまざまなニーズを満たすことができます。セルロース機能性材料の機能利用は当然のこととなっている 高分子材料の開発動向と研究のホットスポット。

セルロース誘導体は、セルロースポリマー中のヒドロキシル基を化学試薬でエステル化またはエーテル化することによって生成されます。反応生成物の構造的特徴に応じて、セルロース誘導体はセルロースエーテル、セルロースエステル、セルロースエーテルエステルの 3 つのカテゴリーに分類できます。

1.セルロースエーテル

セルロースエーテルとは、アルカリセルロースとエーテル化剤とを一定の条件下で反応させて生成する一連のセルロース誘導体の総称です。セルロースエーテルはセルロース誘導体の一種で、種類が豊富で、応用分野が広く、生産量が多く、研究価値も高いです。その応用には、工業、農業、日常化学工業、環境保護、航空宇宙、国防などの多くの分野が含まれます。

実際に市販されているセルロースエーテルとしては、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、シアノエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロースセルロースなどがある。

2. セルロースエステル

セルロースエステルは、国防、化学産業、生物学、医学、建設、さらには航空宇宙の分野で広く使用されています。

実際に市販されているセルロースエステルとしては、硝酸セルロース、酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、ザンテートセルロースがある。
3. セルロースエーテルエステル

セルロースエーテルエステルは、エステルとエーテルの混合誘導体です。

応用分野

1. 製薬分野

セルロースのエーテルおよびエステル誘導体は、増粘、賦形剤、徐放、制御放出、フィルム形成などの目的で医薬品に広く使用されています。

2. 塗装分野

セルロースエステルはコーティング用途において非常に重要な役割を果たします。セルロースエステルは、バインダー、変性樹脂、またはプレフィルム材料に使用され、多くの優れた特性を備えたコーティングを提供します。

3. 膜技術分野

セルロースおよびその誘導体材料は、生産量が多く、性能が安定し、リサイクル可能であるという利点があります。層ごとの自己組織化、転相法、エレクトロスピニング技術などにより、分離性能に優れた膜材料を作製できます。膜技術の分野で広く使用されています。

4.建設分野

セルロースエーテルは高い熱可逆性ゲル強度を有するため、セメントベースのタイル接着剤添加剤などの建築部材の添加剤として有用です。

5. 航空宇宙、新エネルギー自動車、ハイエンド電子機器

セルロースベースの機能性オプトエレクトロニクス材料は、航空宇宙、新エネルギー車両、ハイエンド電子機器に使用できます。

6. その他の分野

セルロース応用における問題点と解決策

現時点では、セルロースには依然としていくつかの固有の欠点があります。セルロースはその凝集構造の特性により溶けず、従来の溶媒に溶解することが困難であるため、セルロース材料の開発と利用が大きく制限されています。一般的な溶剤への溶解性の低さ、熱可塑性の欠如、親水性の高さ、抗菌特性の欠如など。

したがって、新しいセルロース由来材料の設計と構築はセルロースを効率的に利用するための基礎であり、クリーンで効率的なセルロース溶解技術の開発はセルロースを効率的に利用するための重要な方法および保証です。