Метилцеллюлоза (МЦ) и гидроксипропилметилцеллюлоза (ГПМЦ) представляют собой два производных целлюлозы, широко используемые в промышленности, строительстве, фармацевтике, пищевой промышленности и других областях. Хотя они схожи по структуре, они обладают разными свойствами и имеют существенные различия в применении и производственных процессах.
1. Различия в химической структуре
Метилцеллюлоза (MC) и гидроксипропилметилцеллюлоза (HPMC) получены из натуральной целлюлозы и представляют собой химически модифицированные эфиры целлюлозы. Но их различие главным образом заключается в типе и количестве замещающих групп.
Метилцеллюлоза (МЦ)
MC получают путем замены гидроксильных групп целлюлозы метильными группами (т.е. -OCH₃). Химическая структура MC в основном состоит из метильных групп-заместителей в основной цепи целлюлозы, и скорость их замещения влияет на ее растворимость и свойства. MC обычно растворим в холодной воде, но не в горячей.
Гидроксипропилметилцеллюлоза (ГПМЦ)
ГПМЦ дополнительно модифицируется на основе метилцеллюлозы путем замены части гидроксильных групп на метильную (-CH3) и гидроксипропильную (-CH2CH(OH)CH3). По сравнению с МК молекулярная структура ГПМЦ более сложна, его гидрофильность и гидрофобность хорошо сбалансированы, он может растворяться как в холодной, так и в горячей воде.
2. Различия в физических и химических свойствах растворимости.
МК: Метилцеллюлоза обычно хорошо растворяется в холодной воде, но при повышении температуры образует гель. В горячей воде MC становится нерастворимым, образуя термогель.
ГПМЦ: Гидроксипропилметилцеллюлоза может равномерно растворяться в холодной и горячей воде, имеет широкий диапазон температур растворения, ее растворимость более стабильна, чем у MC.
Термическая гелеобразующая способность
MC: MC обладает сильными свойствами термического гелеобразования. Когда температура повысится до определенного уровня, он образует гель и потеряет растворимость. Эта характеристика делает его особенно полезным в строительной и фармацевтической промышленности.
ГПМЦ: ГПМЦ также обладает определенными свойствами термического гелеобразования, но температура образования геля у него выше, а скорость образования геля медленнее. По сравнению с MC, свойства термогеля HPMC более контролируемы и, следовательно, более выгодны в приложениях, требующих более высокой температурной стабильности.
Поверхностная активность
MC: MC имеет низкую поверхностную активность. Хотя в некоторых применениях его можно использовать в качестве определенного эмульгатора или загустителя, эффект не так значителен, как ГПМЦ.
ГПМЦ: ГПМЦ обладает более сильной поверхностной активностью, особенно благодаря введению гидроксипропильной группы, что облегчает эмульгирование, суспендирование и загущение раствора. Поэтому его широко используют в качестве добавки в покрытиях и строительных материалах.
Солеустойчивость и стабильность pH
MC: Метилцеллюлоза плохо переносит соль и склонна к осаждению в средах с высоким содержанием соли. Он имеет плохую стабильность в кислых и щелочных средах и легко подвержен влиянию значения pH.
ГПМЦ: Благодаря наличию гидроксипропильного заместителя солеустойчивость ГПМЦ значительно лучше, чем у MC, и он может сохранять хорошую растворимость и стабильность в широком диапазоне pH, поэтому он подходит для различных химических сред.
3. Различия в производственных процессах
Производство МК
Метилцеллюлозу производят посредством реакции метилирования целлюлозы, обычно с использованием метилхлорида для взаимодействия с щелочной целлюлозой с целью замены гидроксильных групп в молекулах целлюлозы. Этот процесс требует контроля условий реакции для обеспечения соответствующей степени замещения, что влияет на растворимость и другие физико-химические свойства конечного продукта.
Производство ГПМЦ
Производство ГПМЦ основано на метилировании и дополнено реакцией гидроксипропилирования. То есть после реакции метилирования метилхлорида оксид пропилена реагирует с целлюлозой с образованием гидроксипропильного заместителя. Введение гидроксипропильной группы улучшает растворимость и гидратационную способность ГПМЦ, что также делает процесс его производства более сложным и несколько более дорогостоящим, чем МК.
4. Различия в областях применения
Область строительных материалов
MC: MC часто используется в строительных материалах, особенно в качестве загустителя, водоудерживающего агента и клея в сухих строительных растворах и шпаклевочных порошках. Однако из-за своих свойств термического гелеобразования MC может выйти из строя в условиях высоких температур.
HPMC: HPMC более широко используется в строительной сфере. Поскольку он также обладает хорошей стабильностью в условиях высоких температур, он больше подходит для сценариев, требующих более высокой термостойкости, таких как плиточные клеи, изоляционные растворы и наливные полы. .
Фармацевтическая и пищевая отрасли
MC: Метилцеллюлоза обычно используется в качестве разрыхлителя и загустителя таблеток в фармацевтических препаратах. Он также используется в некоторых продуктах питания в качестве загустителя и добавки клетчатки.
HPMC: HPMC имеет больше преимуществ в фармацевтической сфере. Благодаря более стабильной растворимости и хорошей биосовместимости его часто используют в пленочных материалах пролонгированного действия и оболочках капсул для лекарств. Кроме того, ГПМЦ также широко используется в пищевой промышленности, особенно при производстве вегетарианских капсул.
Сектор покрытий и красок
MC: MC обладает лучшим эффектом загущения и пленкообразования, но его стабильность и способность регулировать вязкость в растворе не так хороши, как HPMC.
ГПМЦ: ГПМЦ широко используется в лакокрасочной промышленности благодаря своим превосходным загущающим, эмульгирующим и пленкообразующим свойствам, особенно в качестве загустителя и выравнивающего агента в покрытиях на водной основе, что может значительно улучшить строительные характеристики и поверхность покрытия. . Эффект.
5. Охрана окружающей среды и безопасность.
И MC, и HPMC модифицированы из натуральной целлюлозы и обладают хорошей биоразлагаемостью и защитными свойствами для окружающей среды. Оба нетоксичны и безвредны при использовании и соответствуют требованиям защиты окружающей среды, поэтому их можно использовать в пищевой, фармацевтической и косметической сферах.
Хотя метилцеллюлоза (МЦ) и гидроксипропилметилцеллюлоза (ГПМЦ) схожи по химической структуре, из-за разных групп заместителей их растворимость, термическая гелеобразование, поверхностная активность, процесс производства и применение различны. Существуют очевидные различия в областях и других аспектах. MC подходит для условий с низкой температурой и более простыми требованиями к загущению и удержанию воды, тогда как HPMC больше подходит для сложных промышленных, фармацевтических и строительных применений благодаря своей хорошей растворимости и термической стабильности.
Время публикации: 25 октября 2024 г.