ภาพรวม
เซลลูโลสเป็นโพลีเมอร์ธรรมชาติที่ประกอบด้วยหน่วยเบต้ากลูโคสที่ปราศจากน้ำ และมีกลุ่มไฮดรอกซิลสามกลุ่มบนวงแหวนฐานแต่ละอันโดยการดัดแปลงเซลลูโลสทางเคมี จะทำให้เกิดอนุพันธ์ของเซลลูโลสได้หลากหลาย และหนึ่งในนั้นคือเซลลูโลสอีเทอร์เซลลูโลสอีเทอร์เป็นสารประกอบโพลีเมอร์ที่มีโครงสร้างอีเธอร์ที่ได้มาจากเซลลูโลส รวมถึงเมทิลเซลลูโลส เอทิลเซลลูโลส ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส ไฮดรอกซีโพรพิลเซลลูโลส คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส และอื่นๆอนุพันธ์เหล่านี้มักผลิตโดยการทำปฏิกิริยาเซลลูโลสอัลคาไลกับโมโนคลอโรอัลเคน เอทิลีนออกไซด์ โพรพิลีนออกไซด์ หรือกรดโมโนคลอโรอะซิติกเซลลูโลสอีเทอร์ที่ได้นั้นมีความสามารถในการละลายน้ำได้ดีเยี่ยม มีความสามารถในการข้น และมีคุณสมบัติในการขึ้นรูปฟิล์ม และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การก่อสร้าง ยา อาหาร และเครื่องสำอางเซลลูโลสอีเทอร์เป็นวัสดุหมุนเวียน ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ และไม่เป็นพิษ ทำให้เป็นทางเลือกยอดนิยมแทนโพลีเมอร์สังเคราะห์
ประสิทธิภาพและคุณสมบัติ
1. ลักษณะที่ปรากฏ
เซลลูโลสอีเทอร์เป็นผงเส้นใยสีขาวไม่มีกลิ่นที่ดูดซับความชื้นได้ง่ายและก่อตัวเป็นคอลลอยด์ที่เสถียร หนืด และโปร่งใสเมื่อละลายในน้ำ
2. การสร้างฟิล์มและการยึดเกาะ
การดัดแปลงทางเคมีของเซลลูโลสเพื่อผลิตเซลลูโลสอีเทอร์ส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อคุณสมบัติของเซลลูโลส รวมถึงการละลาย ความสามารถในการสร้างฟิล์ม ความแข็งแรงของพันธะ และการต้านทานเกลือลักษณะเหล่านี้ทำให้เซลลูโลสอีเทอร์เป็นพอลิเมอร์ที่เป็นที่ต้องการอย่างมาก โดยมีความแข็งแรงเชิงกล ความยืดหยุ่น ทนความร้อน และต้านทานความเย็นเป็นเลิศนอกจากนี้ ยังแสดงความเข้ากันได้ดีกับเรซินและพลาสติไซเซอร์หลายชนิด ทำให้เหมาะสำหรับใช้ในการผลิตพลาสติก ฟิล์ม วาร์นิช กาว ลาเท็กซ์ และวัสดุเคลือบยาเนื่องจากคุณสมบัติที่หลากหลาย เซลลูโลสอีเทอร์จึงกลายเป็นวัสดุที่สำคัญในอุตสาหกรรมการผลิต โดยให้ประสิทธิภาพ ความเสถียร และความทนทานที่ดีขึ้นแก่ผลิตภัณฑ์หลายประเภทเป็นผลให้มีการใช้งานที่หลากหลายในสาขาต่างๆ รวมถึงอุตสาหกรรมยา การเคลือบ สิ่งทอ การก่อสร้าง และอาหาร และอื่นๆ
3. ความสามารถในการละลาย
ความสามารถในการละลายของเซลลูโลสอีเทอร์ เช่น เมทิลเซลลูโลส, เมทิลไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส, ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส และโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและตัวทำละลายที่ใช้เมทิลเซลลูโลสและเมทิลไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสละลายได้ในน้ำเย็นและตัวทำละลายอินทรีย์บางชนิด แต่จะตกตะกอนเมื่อถูกความร้อน โดยเมทิลเซลลูโลสจะตกตะกอนที่ 45-60°C และเมทิลไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสผสมอีเทอร์ไฟด์ที่ 65-80°Cอย่างไรก็ตาม ตะกอนสามารถละลายอีกครั้งได้เมื่ออุณหภูมิลดลงในทางกลับกัน ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสและโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสสามารถละลายน้ำได้ที่อุณหภูมิใดๆ แต่ไม่ละลายในตัวทำละลายอินทรีย์เซลลูโลสอีเทอร์เหล่านี้มีคุณสมบัติในการละลายและการตกตะกอนที่แตกต่างกัน ซึ่งทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานต่างๆ ในอุตสาหกรรม เช่น พลาสติก ฟิล์ม สารเคลือบ และกาว
4. การทำให้หนาขึ้น
เมื่อเซลลูโลสอีเทอร์ละลายในน้ำ จะเกิดเป็นสารละลายคอลลอยด์ ซึ่งความหนืดจะขึ้นอยู่กับระดับการเกิดพอลิเมอไรเซชันของเซลลูโลสอีเทอร์สารละลายประกอบด้วยโมเลกุลขนาดใหญ่ที่มีน้ำซึ่งแสดงพฤติกรรมที่ไม่ใช่แบบนิวตัน กล่าวคือ พฤติกรรมการไหลจะเปลี่ยนไปตามแรงเฉือนที่ใช้เนื่องจากโครงสร้างโมเลกุลขนาดใหญ่ ความหนืดของสารละลายจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วตามความเข้มข้น แต่จะลดลงอย่างรวดเร็วเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นความหนืดของสารละลายเซลลูโลสอีเทอร์ยังได้รับอิทธิพลจาก pH ความแรงของไอออนิก และการมีอยู่ของสารเคมีอื่นๆคุณสมบัติพิเศษของเซลลูโลสอีเทอร์ทำให้มีประโยชน์ในการใช้งานต่างๆ เช่น กาว สารเคลือบ เครื่องสำอาง และผลิตภัณฑ์อาหาร
แอปพลิเคชัน
1. อุตสาหกรรมปิโตรเลียม
โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส (NaCMC) เป็นเซลลูโลสอีเทอร์ที่มีการใช้งานที่หลากหลายในกระบวนการสกัดน้ำมันคุณสมบัติการเพิ่มความหนืดและลดการสูญเสียของเหลวที่ดีเยี่ยม ทำให้เป็นตัวเลือกยอดนิยมในการเจาะของเหลว ของเหลวประสาน และของเหลวที่แตกหักโดยเฉพาะอย่างยิ่ง แสดงให้เห็นผลลัพธ์ที่น่าหวังในการปรับปรุงการนำน้ำมันกลับมาใช้ใหม่NaCMC สามารถต้านทานมลพิษเกลือที่ละลายน้ำได้ต่างๆ และเพิ่มการนำน้ำมันกลับคืนมาโดยการลดการสูญเสียน้ำ และการต้านทานเกลือและความสามารถในการเพิ่มความหนืด ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเตรียมของเหลวจากการขุดเจาะสำหรับน้ำจืด น้ำทะเล และน้ำเกลืออิ่มตัว
โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลไฮดรอกซีโพรพิลเซลลูโลส (NaCMHPC) และโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส (NaCMHEC) เป็นอนุพันธ์ของเซลลูโลสอีเทอร์สองตัวที่มีอัตราการทำให้เป็นของเหลวสูง ประสิทธิภาพการต่อต้านแคลเซียมที่ดี และความสามารถในการเพิ่มความหนืดที่ดี ทำให้พวกมันเป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมในการขุดเจาะสารบำบัดโคลนและวัสดุสำหรับ เตรียมของเหลวให้สมบูรณ์มีความสามารถในการเพิ่มความหนืดและคุณสมบัติลดการสูญเสียของเหลวที่เหนือกว่าเมื่อเทียบกับไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส และความสามารถในการกำหนดสูตรเป็นของเหลวเจาะที่มีความหนาแน่นต่างๆ ภายใต้น้ำหนักของแคลเซียมคลอไรด์ ทำให้เป็นสารเติมแต่งอเนกประสงค์สำหรับการเพิ่มการผลิตน้ำมัน
ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส (HEC) เป็นอนุพันธ์ของเซลลูโลสอีกชนิดหนึ่งที่ใช้เป็นสารเพิ่มความหนาและคงตัวของโคลนในกระบวนการขุดเจาะ การทำให้เสร็จสมบูรณ์ และการประสานซีเมนต์เมื่อเปรียบเทียบกับโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสและกัวร์กัม HEC มีระบบกันสะเทือนของทรายที่แข็งแกร่ง ความจุเกลือสูง ทนความร้อนได้ดี ต้านทานการผสมต่ำ สูญเสียของเหลวน้อยกว่า และบล็อกการแตกหักของเจลHEC ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากมีความหนาที่ดี มีสารตกค้างต่ำ และคุณสมบัติอื่นๆโดยรวมแล้ว เซลลูโลสอีเทอร์ เช่น NaCMC, NaCMHPC, NaCMHEC และ HEC มีบทบาทสำคัญในกระบวนการสกัดน้ำมัน และได้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพที่สำคัญในการปรับปรุงการนำน้ำมันกลับมาใช้ใหม่
2. อุตสาหกรรมก่อสร้างและสี
โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสเป็นสารเติมแต่งวัสดุก่อสร้างอเนกประสงค์ที่สามารถใช้เป็นสารหน่วง สารกักเก็บน้ำ สารเพิ่มความข้น และสารยึดเกาะสำหรับงานก่อสร้างก่ออิฐและปูนฉาบปูนนอกจากนี้ยังสามารถใช้เป็นสารช่วยกระจายตัว สารกักเก็บน้ำ และสารเพิ่มความหนาสำหรับปูนปลาสเตอร์ ปูน และวัสดุปรับระดับพื้นดินส่วนผสมปูนพิเศษสำหรับอิฐและปูนฉาบที่ทำจากคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสสามารถปรับปรุงความสามารถในการใช้งาน การกักเก็บน้ำ และความต้านทานการแตกร้าว หลีกเลี่ยงการแตกร้าวและช่องว่างในผนังบล็อกนอกจากนี้ เมทิลเซลลูโลสยังสามารถนำมาใช้เป็นวัสดุตกแต่งพื้นผิวอาคารที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมสำหรับพื้นผิวผนังและกระเบื้องหินคุณภาพสูง ตลอดจนการตกแต่งพื้นผิวของเสาและอนุสาวรีย์อีกด้วย
3. อุตสาหกรรมเคมีรายวัน
โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสเป็นสารเพิ่มความหนืดที่มีความคงตัวอเนกประสงค์ ซึ่งสามารถใช้ได้กับผลิตภัณฑ์หลายประเภทในผลิตภัณฑ์เพสต์ที่มีวัตถุดิบผงแข็ง มีบทบาทสำคัญในการกระจายตัวและความเสถียรของสารแขวนลอยสำหรับเครื่องสำอางที่เป็นของเหลวหรืออิมัลชัน จะทำหน้าที่เป็นสารเพิ่มความหนา กระจายตัว และเป็นเนื้อเดียวกันอนุพันธ์ของเซลลูโลสนี้ยังทำหน้าที่เป็นสารทำให้คงตัวของอิมัลชัน สารเพิ่มความข้นและคงตัวของครีมและแชมพู สารเพิ่มความคงตัวของกาวยาสีฟัน และสารเพิ่มความข้นของผงซักฟอกและสารป้องกันคราบโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลไฮดรอกซีโพรพิลเซลลูโลสซึ่งเป็นเซลลูโลสอีเทอร์ชนิดหนึ่ง ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นสารทำให้ยาสีฟันคงตัว เนื่องจากมีคุณสมบัติไทโซโทรปิก ซึ่งช่วยรักษาความสามารถในการขึ้นรูปและความสม่ำเสมอของยาสีฟันอนุพันธ์นี้ยังทนทานต่อเกลือและกรด ทำให้เป็นสารเพิ่มความข้นที่มีประสิทธิภาพในผงซักฟอกและสารป้องกันคราบโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสมักใช้เป็นสารช่วยกระจายสิ่งสกปรก สารทำให้ข้น และสารช่วยกระจายตัวในการผลิตผงซักผ้าและผงซักฟอกเหลว
4. อุตสาหกรรมยาและอาหาร
ในอุตสาหกรรมยา Yibang hydroxypropyl carboxymethylcellulose (HPMC) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นสารเพิ่มปริมาณยาสำหรับการปลดปล่อยยาในช่องปากและการเตรียมการปลดปล่อยอย่างยั่งยืนทำหน้าที่เป็นวัสดุหน่วงการปลดปล่อยเพื่อควบคุมการปล่อยยา และเป็นวัสดุเคลือบเพื่อชะลอการปล่อยสูตรผสมเมทิลคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสและเอทิลคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสมักใช้ทำยาเม็ดและแคปซูล หรือเคลือบยาเม็ดเคลือบน้ำตาลในอุตสาหกรรมอาหาร เซลลูโลสอีเทอร์เกรดพรีเมี่ยมเป็นสารเพิ่มความหนา สารเพิ่มความคงตัว สารเพิ่มปริมาณ สารกักเก็บน้ำ และสารสร้างฟองเชิงกลที่มีประสิทธิภาพในอาหารต่างๆเมทิลเซลลูโลสและไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสถือเป็นสารเฉื่อยทางเมตาบอลิซึมและปลอดภัยสำหรับการบริโภคคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสที่มีความบริสุทธิ์สูงสามารถเติมลงในผลิตภัณฑ์อาหารได้ เช่น นมและครีม เครื่องปรุงรส แยม เยลลี่ อาหารกระป๋อง น้ำเชื่อมปรุงแต่ง และเครื่องดื่มนอกจากนี้ คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสยังสามารถใช้ในการขนส่งและจัดเก็บผลไม้สดเป็นห่อพลาสติก ซึ่งให้ผลการรักษาความสดที่ดี มลพิษน้อยลง ไม่มีความเสียหาย และการผลิตด้วยเครื่องจักรที่ง่ายดาย
5. วัสดุเชิงแสงและไฟฟ้า
เซลลูโลสอีเทอร์ที่มีความบริสุทธิ์สูงซึ่งมีความต้านทานต่อกรดและเกลือได้ดีทำหน้าที่เป็นสารทำให้อิเล็กโทรไลต์มีความคงตัว ทำให้มีคุณสมบัติคอลลอยด์ที่เสถียรสำหรับแบตเตอรี่อัลคาไลน์และสังกะสีแมงกานีสเซลลูโลสอีเทอร์บางชนิดแสดงความเป็นผลึกของเหลวแบบเทอร์โมโทรปิก เช่น ไฮดรอกซีโพรพิลเซลลูโลสอะซิเตต ซึ่งก่อตัวเป็นผลึกเหลวที่มีคอเลสเตอรอลต่ำกว่า 164°C
ข้อมูลอ้างอิงหลัก
● พจนานุกรมสารเคมี
● ลักษณะเฉพาะ การเตรียม และการประยุกต์ใช้เซลลูโลสอีเทอร์ทางอุตสาหกรรม
● สถานะเดิมและแนวโน้มการพัฒนาของตลาดเซลลูโลสอีเทอร์
