Hydroxyethyl cellulose (HEC) là một loại polymer hòa tan trong nước quan trọng thuộc nhóm các hợp chất ether cellulose. Nó thu được bằng phản ứng ether hóa của cellulose tự nhiên với oxide ethylene (ethylene oxide) trong điều kiện kiềm. Hydroxyethyl cellulose là một chuỗi polysacarit tuyến tính bao gồm các đơn vị glucose của cellulose trong cấu trúc hóa học, và một số hoặc tất cả các nhóm hydroxyl trên các đơn vị glucose của nó được thay thế bằng các nhóm hydroxyethyl để tạo thành cellulose hydroxyyl.
Thành phần và cấu trúc hóa học
Cấu trúc phân tử của hydroxyethyl cellulose chủ yếu bao gồm các phần sau:
Cellulose Backbone: Cellulose là một polysacarit tự nhiên, thành phần chính của nó là một chuỗi các đơn vị glucose tuyến tính được kết nối bởi các liên kết β-1,4-glycosid. Cấu trúc cellulose này cho nó độ tinh thể cao và sức mạnh thể chất.
Tập thể hydroxyethyl: Trong đơn vị glucose của xương sống cellulose, có ba nhóm hydroxyl (mậtOH), nằm ở vị trí C2, C3 và C6 tương ứng. Hydroxyethyl cellulose được sản xuất bằng cách giới thiệu các nhóm hydroxyethyl (mậtCh2CH2OH) trên các nhóm hydroxyl thông qua phản ứng ether hóa giữa các nhóm hydroxyl này và ethylene oxide. Sự ra đời của các nhóm thế này làm giảm độ kết tinh của cellulose, cải thiện độ hòa tan trong nước và làm cho nó thể hiện sự dày lên và độ nhớt tốt trong dung dịch nước.
Trọng lượng phân tử và mức độ thay thế: Trọng lượng và mức độ thay thế phân tử (nghĩa là số lượng nhóm hydroxyl được thay thế trên mỗi đơn vị glucose) của hydroxyethyl cellulose là hai yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tính chất của nó. Nói chung, hydroxyethyl cellulose với trọng lượng phân tử cao hơn có độ nhớt và khả năng làm dày tốt hơn, trong khi mức độ thay thế cao hơn giúp tăng cường độ hòa tan trong nước và ổn định.
Tính chất hóa lý của hydroxyethyl cellulose
Do cấu trúc độc đáo của nó, hydroxyethyl cellulose thể hiện một loạt các đặc tính hóa lý tuyệt vời:
Độ hòa tan trong nước: Hydroxyethyl cellulose dễ dàng hòa tan trong nước lạnh và nóng để tạo thành dung dịch keo trong vắt hoặc hơi đục. Quá trình hòa tan của nó không bị ảnh hưởng đáng kể bởi giá trị pH và vẫn ổn định trong phạm vi pH rộng (thường là từ 2 đến 12).
Sự dày lên: Hydroxyethyl cellulose có tác dụng làm dày tốt trong dung dịch nước, và khả năng làm dày của nó bị ảnh hưởng bởi trọng lượng phân tử, mức độ thay thế và nồng độ dung dịch. Khi nồng độ tăng, độ nhớt của dung dịch tăng theo cấp số nhân, do đó nó được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực công nghiệp đòi hỏi chất làm đặc.
Hoạt động bề mặt: Vì phân tử hydroxyethyl cellulose chứa các nhóm ưa nước và bộ xương kỵ nước, nó có thể làm giảm sức căng bề mặt của nước trong dung dịch và cho thấy một hoạt động bề mặt nhất định. Thuộc tính này làm cho nó được sử dụng trong các lớp phủ, mực và các trường khác, và có thể cải thiện tính chất trôi chảy và phủ của sản phẩm.
Tính ổn định: Hydroxyethyl cellulose có độ ổn định tốt trong dung dịch nước, có thể chống lại ảnh hưởng của các chất oxy hóa và ánh sáng nói chung, và tương đối ổn định trong điều kiện axit và kiềm. Nó sẽ không bị suy giảm bởi hầu hết các vi sinh vật trong dung dịch nước, vì vậy không dễ bị suy giảm trong quá trình lưu trữ.
Tương thích sinh học và an toàn: Hydroxyethyl cellulose được sử dụng rộng rãi trong thực phẩm, mỹ phẩm và y học vì nó có nguồn gốc từ cellulose tự nhiên và vẫn duy trì khả năng tương thích sinh học tốt và độc tính thấp sau khi điều chỉnh hóa học. Ví dụ, nó được sử dụng như một chất làm đặc và chất ổn định trong thực phẩm, như một chất ổn định chất làm ẩm và chất nhũ hóa trong mỹ phẩm, và như một ma trận giải phóng và kiểm soát cho máy tính bảng trong các chế phẩm dược phẩm.
Chuẩn bị và ứng dụng
Việc chuẩn bị hydroxyethyl cellulose thường được chia thành ba bước: kiềm hóa cellulose, phản ứng etherization, tinh chế và sấy khô. Đầu tiên, cellulose được điều trị trong điều kiện kiềm để kích hoạt các nhóm cellulose hydroxyl, và sau đó phản ứng với ethylene oxide để tạo ra hydroxyethyl cellulose. Cuối cùng, sản phẩm cuối cùng có được thông qua các bước như trung hòa, tinh chế và sấy khô.
Hydroxyethyl cellulose được sử dụng rộng rãi trong các vật liệu xây dựng (như vữa xi măng và lớp phủ), hóa chất hàng ngày (như chất tẩy rửa và mỹ phẩm), y học (như hệ thống giải phóng được kiểm soát thuốc) và ngành công nghiệp thực phẩm (như chất làm đặc và chất ổn định).
Hydroxyethyl cellulose được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau do tính chất vật lý và hóa học tuyệt vời của nó. Tính độc đáo của cấu trúc và thành phần của nó cho phép nó đóng một vai trò quan trọng trong việc làm dày, nhũ hóa, huyền phù, hình thành màng và ổn định, và là một vật liệu hóa học quan trọng không thể thay thế.
Thời gian đăng: Tháng 2-17-2025