Polianijoninė celiuliozė (PAC) yra modifikuotas celiuliozės darinys, plačiai naudojamas įvairiose pramonės srityse. Šis universalus polimeras yra gaunamas iš celiuliozės – natūralaus polisacharido, randamo augalų ląstelių sienelėse. Modifikacija apima anijoninių grupių įvedimą ant celiuliozės pagrindo, taip padidinant tirpumą vandenyje ir pagerinant reologines savybes. Gautas PAC turi unikalių savybių, dėl kurių jis vertingas naftos ir dujų pramonėje, maisto gamyboje, farmacijoje ir kt.
Celiuliozė yra linijinis polimeras, sudarytas iš pasikartojančių gliukozės vienetų, sujungtų β-1,4-glikozidinėmis jungtimis. Jo gausu gamtoje ir yra struktūrinė augalų ląstelių sienelių sudedamoji dalis. Tačiau natūrali celiuliozė dėl stiprių tarpmolekulinių vandenilio ryšių tirpsta vandenyje ribotai. Siekiant įveikti šį apribojimą, polianijoninė celiuliozė buvo susintetinta atliekant daugybę cheminių modifikacijų.
Įprastas PAC gamybos metodas apima eterinimo arba esterinimo reakcijas. Šių procesų metu į celiuliozės grandines įvedamos anijoninės grupės, tokios kaip karboksilato arba sulfonato grupės. Tai suteikia polimerui neigiamą krūvį, todėl jis tirpsta vandenyje ir suteikia unikalių savybių. Pakeitimo laipsnį arba anijoninių grupių skaičių viename gliukozės vienete galima reguliuoti, kad gautos PAC savybės atitiktų specifinius naudojimo reikalavimus.
Vienas iš pagrindinių PAC panaudojimo būdų yra naftos ir dujų pramonėje, kur jis naudojamas kaip pagrindinis gręžimo skysčių priedas. Gręžimo skysčiai, taip pat žinomi kaip purvas, atlieka įvairius pagrindinius vaidmenis naftos ir dujų gręžinių gręžimo procese, įskaitant grąžto aušinimą, gabalų transportavimą į paviršių ir gręžinio stabilumo palaikymą. PAC pridėjimas prie gręžimo skysčių kontroliuoja jo reologines savybes, pvz., klampumą ir skysčių praradimą. Jis veikia kaip lipnumą reguliuojanti priemonė, neleidžianti kietosioms dalelėms nusėsti ir užtikrinti veiksmingą suspensiją skystyje.
PAC reologines savybes galima tiksliai sureguliuoti, kad būtų pasiekta norima klampumo ir skysčių praradimo kontrolės pusiausvyra. Tai ypač svarbu atliekant gręžimo operacijas skirtingomis sąlygomis, pvz., skirtingomis formomis ir skirtingomis temperatūromis. Dėl PAC tirpumo vandenyje jį taip pat lengva maišyti su gręžimo skysčiais, o jo stabilumas įvairiomis pH sąlygomis dar labiau padidina jo naudingumą lauke.
Be savo vaidmens gręžimo skysčiuose, PAC naudojamas ir įvairiose kitose srityse. Maisto pramonėje jis naudojamas kaip tirštiklis ir stabilizatorius tokiuose produktuose kaip salotų padažai, padažai ir pieno produktai. Dėl savo gebėjimo padidinti klampumą ir kontroliuoti tekstūrą jis yra vertingas formulėse, kuriose šios savybės yra labai svarbios.
Farmacijos pramonė taip pat naudoja PAC kaip pagalbines medžiagas vaistų formulėse. Jis gali būti įtrauktas į tablečių dangą ir kontroliuojamo atpalaidavimo preparatus, kad būtų galima keisti vaisto išsiskyrimo greitį. PAC biologinis suderinamumas ir mažas toksiškumas prisideda prie jo pripažinimo farmacijoje.
Be to, PAC rado pritaikymo vandens valymo procesuose. Jo anijoninė prigimtis leidžia jam sąveikauti su teigiamai įkrautomis dalelėmis, padedančiomis pašalinti iš vandens nešvarumus. Šiuo atveju jis veikia kaip flokuliantas arba koaguliantas, skatinantis dalelių agregaciją, kad jas būtų lengviau pašalinti nusodinant arba filtruojant.
Nepaisant plataus jo naudojimo, reikia atsižvelgti į galimas aplinkos ir tvarumo problemas, susijusias su AAM gamyba ir šalinimu. Mokslininkai ir pramonė nuolat tiria žaliąją chemiją ir alternatyvius celiuliozės šaltinius, kad išspręstų šias problemas.
Polianijoninė celiuliozė yra puikus pavyzdys, kaip cheminis modifikavimas gali paversti natūralius polimerus daugiafunkcėmis medžiagomis, kurias galima pritaikyti įvairiems tikslams. Jos vaidmuo tokiose pramonės šakose kaip nafta ir dujos, maistas ir farmacija pabrėžia jos universalumą ir nuolatinę celiuliozės darinių svarbą šiuolaikiniuose gamybos procesuose. Tobulėjant technologijoms ir augant tvarių sprendimų poreikiui, tikėtina, kad ir toliau bus ieškoma aplinkai nekenksmingų PAC gamybos būdų ir jų pritaikymo būdų.
Paskelbimo laikas: 2023-12-19