การประยุกต์ต่างๆ ของเซลลูโลสและอนุพันธ์ของเซลลูโลส

เซลลูโลสเป็นโพลีแซ็กคาไรด์โมเลกุลขนาดใหญ่ที่ประกอบด้วยกลูโคสซึ่งมีอยู่ในพืชสีเขียวและสิ่งมีชีวิตในทะเลในปริมาณมาก เป็นวัสดุโพลีเมอร์ธรรมชาติที่มีการกระจายอย่างกว้างขวางและใหญ่ที่สุดในธรรมชาติ มีความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่ดี สามารถหมุนเวียนและย่อยสลายได้ทางชีวภาพ และข้อดีอื่นๆ ด้วยการสังเคราะห์ด้วยแสง พืชสามารถสังเคราะห์เซลลูโลสได้หลายร้อยล้านตันทุกปี

แนวโน้มการใช้งานเซลลูโลส

เซลลูโลสแบบดั้งเดิมมีการใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี ในขณะที่เซลลูโลสวัสดุโพลีเมอร์ธรรมชาติมีคุณสมบัติการทำงานที่แตกต่างกันหลังจากการแปรรูปและการดัดแปลง ซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการที่แตกต่างกันของอุตสาหกรรมต่างๆ การใช้ประโยชน์เชิงหน้าที่ของวัสดุเชิงหน้าที่เซลลูโลสได้กลายเป็นแนวโน้มการพัฒนาตามธรรมชาติและเป็นจุดศูนย์กลางการวิจัยของวัสดุโพลีเมอร์

อนุพันธ์ของเซลลูโลสผลิตโดยเอสเทอริฟิเคชันหรืออีเธอริฟิเคชันของกลุ่มไฮดรอกซิลในโพลีเมอร์เซลลูโลสด้วยรีเอเจนต์เคมี ตามลักษณะโครงสร้างของผลิตภัณฑ์ที่ทำปฏิกิริยา อนุพันธ์ของเซลลูโลสสามารถแบ่งออกเป็นสามประเภท: เซลลูโลสอีเทอร์ เซลลูโลสเอสเทอร์ และเซลลูโลสอีเทอร์เอสเทอร์

1. เซลลูโลสอีเทอร์

เซลลูโลสอีเทอร์เป็นคำทั่วไปสำหรับชุดอนุพันธ์ของเซลลูโลสที่เกิดจากปฏิกิริยาของเซลลูโลสอัลคาไลและสารอีเทอร์ริฟายอิ้งภายใต้เงื่อนไขบางประการ เซลลูโลสอีเทอร์เป็นอนุพันธ์ของเซลลูโลสชนิดหนึ่งที่มีหลายประเภท การประยุกต์ใช้งานที่หลากหลาย ปริมาณการผลิตขนาดใหญ่ และมูลค่าการวิจัยสูง การประยุกต์ใช้งานเกี่ยวข้องกับหลายสาขา เช่น อุตสาหกรรม เกษตรกรรม อุตสาหกรรมเคมีรายวัน การคุ้มครองสิ่งแวดล้อม การบินและอวกาศ และการป้องกันประเทศ

เซลลูโลสอีเทอร์ที่ใช้ในเชิงพาณิชย์ ได้แก่ เมทิลเซลลูโลส คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส เอทิลเซลลูโลส ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส ไซยาโนเอทิลเซลลูโลส ไฮดรอกซีโพรพิลเซลลูโลส และไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสเซลลูโลส เป็นต้น

2. เซลลูโลสเอสเทอร์

เซลลูโลสเอสเทอร์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านการป้องกันประเทศ อุตสาหกรรมเคมี ชีววิทยา การแพทย์ การก่อสร้าง และแม้แต่การบินและอวกาศ

เซลลูโลสเอสเทอร์ที่ใช้ในเชิงพาณิชย์ ได้แก่ เซลลูโลสไนเตรต เซลลูโลสอะซิเตต เซลลูโลสอะซิเตตบิวเทรต และเซลลูโลสแซนเทต
3. เซลลูโลสอีเทอร์เอสเทอร์

เซลลูโลสอีเทอร์เอสเทอร์เป็นอนุพันธ์ผสมเอสเทอร์อีเทอร์

สาขาการสมัคร

1. สาขาเภสัชกรรม

อนุพันธ์ของเซลลูโลสอีเทอร์และเอสเทอร์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในทางการแพทย์เพื่อเพิ่มความหนา สารเพิ่มปริมาณ การปลดปล่อยอย่างต่อเนื่อง การปลดปล่อยแบบควบคุม การสร้างฟิล์ม และวัตถุประสงค์อื่น ๆ

2. สนามเคลือบ

เซลลูโลสเอสเทอร์มีบทบาทสำคัญในการเคลือบ เซลลูโลสเอสเทอร์ใช้ในสารยึดเกาะ เรซินดัดแปลง หรือวัสดุพรีฟิล์ม เพื่อให้การเคลือบมีคุณสมบัติที่ดีเยี่ยมหลายประการ

3. สาขาเทคโนโลยีเมมเบรน

เซลลูโลสและวัสดุอนุพันธ์มีข้อดีคือได้ผลผลิตมาก มีความเสถียร และสามารถนำกลับมารีไซเคิลได้ ด้วยการประกอบตัวเองทีละชั้น วิธีการกลับเฟส เทคโนโลยีอิเล็กโตรสปินนิ่ง และวิธีการอื่นๆ ทำให้สามารถเตรียมวัสดุเมมเบรนที่มีประสิทธิภาพการแยกที่ดีเยี่ยม ในด้านเทคโนโลยีเมมเบรนที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย

4. สาขาการก่อสร้าง

เซลลูโลสอีเทอร์มีความแข็งแรงของเจลที่ผันกลับได้ด้วยความร้อนสูง ดังนั้นจึงมีประโยชน์เป็นสารเติมแต่งในส่วนประกอบการก่อสร้าง เช่น สารเติมแต่งสำหรับกาวปูกระเบื้องซีเมนต์

5. การบินและอวกาศ ยานพาหนะพลังงานใหม่ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ระดับไฮเอนด์

วัสดุออปโตอิเล็กทรอนิกส์เชิงฟังก์ชันที่ใช้เซลลูโลสสามารถนำมาใช้ในการบินและอวกาศ ยานพาหนะพลังงานใหม่ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ระดับไฮเอนด์

6. สาขาอื่นๆ

ปัญหาและแนวทางแก้ไขในการใช้เซลลูโลส

ปัจจุบันเซลลูโลสยังคงมีข้อบกพร่องบางประการ เนื่องจากลักษณะของโครงสร้างรวม เซลลูโลสจึงไม่สามารถละลายได้และละลายได้ยากในตัวทำละลายทั่วไป ซึ่งจำกัดการพัฒนาและการใช้ประโยชน์ของวัสดุเซลลูโลสอย่างมาก เช่น ความสามารถในการละลายต่ำในตัวทำละลายทั่วไป ขาดเทอร์โมพลาสติก มีคุณสมบัติชอบน้ำสูง และขาดคุณสมบัติต้านเชื้อแบคทีเรีย

ดังนั้น การออกแบบและการสร้างวัสดุที่ได้จากเซลลูโลสใหม่จึงเป็นพื้นฐานสำหรับการใช้เซลลูโลสอย่างมีประสิทธิภาพ และการพัฒนาเทคโนโลยีการละลายเซลลูโลสที่สะอาดและมีประสิทธิภาพถือเป็นวิธีการที่สำคัญและรับประกันการใช้เซลลูโลสอย่างมีประสิทธิภาพ