Целюлозний ефір-це клас водорозчинних полімерних матеріалів, отриманих за допомогою хімічної модифікації природної целюлози. Поширені целюлозні ефіри включають метил целюлозу (МС), гідроксиетил целюлозу (HEC), гідроксипропіл метил целюлозу (HPMC) тощо. Вони широко використовуються в будівництві, їжі, медицині, косметиці та інших полях. Основний механізм як загусник передбачає фізичні та хімічні властивості взаємодії між молекулярною структурою та розчином.
1. Молекулярна структура ефіру целюлози
Целюлозний ефір утворюється шляхом введення різних заступників (таких як метил, етил, гідроксипропіл тощо) у природний целюлозний ланцюг. Цей процес зберігає лінійну структуру целюлози, але змінює її розчинність та поведінку рішення. Введення заступників змушує целюлозні ефіри мають хорошу розчинність у воді і можуть утворювати стабільну колоїдну систему в розчині, що має вирішальне значення для її загущування.
2. Молекулярна поведінка в розчині
Потовщуючий ефект ефіру целюлози у воді в основному походить від структури мережі високої в'язкості, утвореної її молекулами в розчині. До конкретних механізмів належать:
2,1 набряк і розтягування молекулярних ланцюгів
Коли целюлозний ефір розчиняється у воді, його макромолекулярні ланцюги набрякають через гідратацію. Ці набряклі молекулярні ланцюги розтягуватимуться і займатимуть більший об'єм, значно збільшуючи в'язкість розчину. Цей розтягнення та набряк залежить від типу та ступеня заміщення замісників ефіру целюлози, а також від температури та рН значення розчину.
2.2 Міжмолекулярні водневі зв’язки та гідрофобні взаємодії
Молекулярні ланцюги ефіру целюлози містять велику кількість гідроксильних груп та інших гідрофільних груп, які можуть утворювати сильну взаємодію з молекулами води через водневі зв’язки. Крім того, заступники ефіру целюлози часто мають певний ступінь гідрофобності, і ці гідрофобні групи можуть утворювати гідрофобні агрегати у воді, тим самим посилюючи в'язкість розчину. Комбінований ефект водневих зв’язків та гідрофобних взаємодій дозволяє розчині ефіру целюлози утворювати стабільний стан високої тривалості.
2.3 Заплушення та фізичне зшивання між молекулярними ланцюгами
Молекулярні ланцюги ефіру целюлози утворюватимуть фізичні заплутки в розчині за рахунок теплового руху та міжмолекулярних сил, і ці заплутаність збільшують в'язкість розчину. Крім того, при більш високих концентраціях молекули ефіру целюлози можуть утворювати структуру, подібну фізичним зшиванням, що ще більше підвищує в'язкість розчину.
3. Механізми потовщення в конкретних додатках
3.1 Будівельні матеріали
У будівельних матеріалах целюлозні ефіри часто використовуються як загущування в мінометах та покриттях. Вони можуть підвищити продуктивність будівництва та утримання води мінометів, тим самим покращуючи зручність будівництва та остаточну якість будівель. Потовщуючий ефект ефірів целюлози в цих застосуванні в основному відбувається через утворення розчинів з високою надійністю, збільшуючи властивості адгезії та антисаджування матеріалів.
3.2 харчова промисловість
У харчовій промисловості ефіри целюлози, такі як гідроксипропіл метилцелюлоза (HPMC) та гідроксиетил целюлоза (HEC), використовуються як загущувачі, стабілізатори та емульгатори. Розчини з високою тривалості, які вони утворюють у їжі, можуть збільшити смак та текстуру їжі, при цьому стабілізуючи дисперсну систему в їжі для запобігання стратифікації та опадів.
3.3 Медицина та косметика
У галузі медицини та косметики ефіри целюлози використовуються як гелеричні засоби та потовщення для приготування таких продуктів, як наркотики, лосьйони та креми. Його механізм потовщення залежить від його поведінки у воді та утвореної мережевої структури з високою тривалістю, що забезпечує в'язкість та стабільність, необхідну продукту.
4. Вплив факторів навколишнього середовища на ефект потовщення
На потовщуючий ефект ефіру целюлози впливає різноманітні фактори навколишнього середовища, включаючи температуру, значення рН та іонну міцність розчину. Ці фактори можуть змінити ступінь набряку та міжмолекулярну взаємодію молекулярного ланцюга ефіру целюлози, тим самим впливаючи на в'язкість розчину. Наприклад, висока температура зазвичай знижує в'язкість розчину ефіру целюлози, тоді як зміни значення рН можуть змінювати стан іонізації молекулярного ланцюга, тим самим впливаючи на в'язкість.
Широке застосування целюлозного ефіру як загусника пояснюється його унікальною молекулярною структурою та структурою мережі високої тривалості, що утворюється у воді. Розуміючи його механізм потовщення в різних додатках, його застосування в різних промислових галузях може бути кращим оптимізовано. В майбутньому, при поглибленому дослідженні взаємозв'язку між целюлозною структурою ефіру та продуктивністю, очікується, що целюлоза з ефірними продуктами з кращими показниками буде розроблена для задоволення потреб різних полів.
Час посади: 17 лютого-2025