Polianjonu celuloze (PAC) ir modificēts celulozes atvasinājums, ko plaši izmanto dažādos rūpnieciskos lietojumos. Šis daudzpusīgais polimērs ir iegūts no celulozes, dabiska polisaharīda, kas atrodams augu šūnu sieniņās. Modifikācija ietver anjonu grupu ieviešanu celulozes mugurkaulā, tādējādi palielinot šķīdību ūdenī un uzlabojot reoloģiskās īpašības. Iegūtajam PAC ir unikālas īpašības, kas padara to vērtīgu naftas un gāzes rūpniecībā, pārtikas ražošanā, farmācijā un citur.
Celuloze ir lineārs polimērs, kas sastāv no atkārtotām glikozes vienībām, kas savienotas ar β-1,4-glikozīdu saitēm. Dabā tas ir bagātīgs un ir augu šūnu sieniņu strukturāla sastāvdaļa. Tomēr dabiskajai celulozei ir ierobežota šķīdība ūdenī, pateicoties spēcīgajām starpmolekulārajām ūdeņraža saitēm. Lai pārvarētu šo ierobežojumu, polianjonu celuloze tika sintezēta, izmantojot virkni ķīmisku modifikāciju.
Izplatīta PAO ražošanas metode ir ēterifikācijas vai esterifikācijas reakcijas. Šo procesu laikā celulozes ķēdēs tiek ievadītas anjonu grupas, piemēram, karboksilāta vai sulfonāta grupas. Tas piešķir polimēram negatīvu lādiņu, padarot to ūdenī šķīstošu un piešķirot tam unikālas īpašības. Aizvietošanas pakāpi vai anjonu grupu skaitu vienā glikozes vienībā var pielāgot, lai pielāgotu iegūtā PAC īpašības, lai tās atbilstu īpašām lietošanas prasībām.
Viens no galvenajiem PAC pielietojumiem ir naftas un gāzes rūpniecībā, kur to izmanto kā galveno piedevu urbšanas šķidrumos. Urbšanas šķidrumiem, kas pazīstami arī kā dubļi, ir dažādas galvenās lomas naftas un gāzes urbumu urbšanas procesā, tostarp urbja dzesēšana, atgriezumu transportēšana uz virsmu un urbuma stabilitātes uzturēšana. PAC pievienošana urbšanas šķidrumiem kontrolē tā reoloģiskās īpašības, piemēram, viskozitāti un šķidruma zudumus. Tas darbojas kā lipinātājs, novēršot cieto vielu nogulsnēšanos un nodrošinot efektīvu suspensiju šķidrumā.
PAC reoloģiskās īpašības var precīzi noregulēt, lai sasniegtu vēlamo līdzsvaru starp viskozitāti un šķidruma zuduma kontroli. Tas ir īpaši svarīgi, veicot urbšanas darbus dažādos apstākļos, piemēram, dažādos veidojumos un temperatūrās. PAC šķīdība ūdenī arī ļauj to viegli sajaukt ar urbšanas šķidrumiem, un tā stabilitāte dažādos pH apstākļos vēl vairāk uzlabo tā lietderību uz lauka.
Papildus savai lomai urbšanas šķidrumos PAC tiek izmantots dažādos citos lietojumos. Pārtikas rūpniecībā to izmanto kā biezinātāju un stabilizatoru tādos produktos kā salātu mērces, mērces un piena produkti. Tā spēja uzlabot viskozitāti un kontrolēt tekstūru padara to vērtīgu preparātos, kur šīs īpašības ir kritiskas.
Farmācijas rūpniecība arī izmanto PAC kā palīgvielas zāļu sastāvos. To var iekļaut tablešu apvalkos un kontrolētas darbības preparātos, lai modulētu zāļu izdalīšanās ātrumu. PAC bioloģiskā saderība un zemā toksicitāte veicina tā pieņemšanu farmācijā.
Turklāt PAC ir atradis pielietojumu ūdens attīrīšanas procesos. Tā anjonu raksturs ļauj tai mijiedarboties ar pozitīvi lādētām daļiņām, palīdzot no ūdens izvadīt piemaisījumus. Šajā gadījumā tas darbojas kā flokulants vai koagulants, veicinot daļiņu agregāciju, lai tās būtu vieglāk noņemt, sedimentējot vai filtrējot.
Neskatoties uz tā plašo izmantošanu, ir jāņem vērā iespējamās vides un ilgtspējības problēmas, kas saistītas ar PAO ražošanu un iznīcināšanu. Pētnieki un nozare nepārtraukti pēta zaļo ķīmiju un alternatīvus celulozes avotus, lai risinātu šīs problēmas.
Polianjonu celuloze ir izcils piemērs tam, kā ķīmiskās modifikācijas var pārveidot dabiskos polimērus daudzfunkcionālos materiālos ar dažādiem pielietojumiem. Tās loma tādās nozarēs kā nafta un gāze, pārtika un farmācija izceļ tās daudzpusību un celulozes atvasinājumu pastāvīgo nozīmi mūsdienu ražošanas procesos. Tehnoloģijām attīstoties un pieaugot nepieciešamībai pēc ilgtspējīgiem risinājumiem, videi draudzīgu PAO ražošanas metožu un to pielietojumu meklēšana, visticamāk, turpinās attīstīties.
Publicēšanas laiks: 19. decembris 2023