Hydroxyethylcelulóza (HEC) je důležitý neiontový polymer rozpustný ve vodě patřící do celulózové etherové třídy sloučenin. Získává se etherifikační reakcí přirozené celulózy s ethylenoxidem (ethylenoxid) za alkalických podmínek. Hydroxyethylcelulóza je lineární polysacharidový řetězec složený z glukózových jednotek celulózy v chemické struktuře a některé nebo všechny hydroxylové skupiny na jeho glukózových jednotkách jsou nahrazeny hydroxyethylovými skupinami za vzniku hydroxyethyllulózy.
Složky a chemická struktura
Molekulární struktura hydroxyethylcelulózy zahrnuje hlavně následující části:
Celulózová páteř: Celulóza je přirozený polysacharid, jehož hlavní složkou je lineární řetězec glukózových jednotek spojených p-1,4-glykosidickými vazbami. Tato struktura celulózy jí dává vysokou krystalinitu a fyzickou sílu.
Hydroxyethyl substituent: V glukózové jednotce páteře celulózy existují tři hydroxylové skupiny (–OH), umístěné v pozicích C2, C3 a C6. Hydroxyethylcelulóza je produkována zavedením skupin hydroxyethyl (–Ch2CH2OH) na hydroxylové skupiny prostřednictvím etherifikační reakce mezi těmito hydroxylovými skupinami a ethylenoxidem. Zavedení těchto substituentů snižuje krystalinitu celulózy, zlepšuje jeho rozpustnost vody a způsobuje, že vykazuje dobré zesílení a viskoelasticitu ve vodném roztoku.
Molekulová hmotnost a stupeň substituce: Molekulová hmotnost a stupeň substituce (tj. Počet hydroxylových skupin nahrazených na každé glukózové jednotce) hydroxyethylcelulózy jsou dva důležité faktory ovlivňující jeho vlastnosti. Obecně platí, že hydroxyethylcelulóza s vyšší molekulovou hmotností má lepší viskozitu a zesílení schopnosti, zatímco vyšší stupeň substituce zvyšuje jeho rozpustnost a stabilitu.
Fyzikálně -chemické vlastnosti hydroxyethylcelulózy
Díky své jedinečné struktuře vykazuje hydroxyethylcelulóza řadu vynikajících fyzikálně -chemických vlastností:
Rozpustnost ve vodě: Hydroxyethylcelulóza je snadno rozpustná ve studené a horké vodě, aby se vytvořil jasný nebo mírně zakalený koloidní roztok. Jeho proces rozpouštění není významně ovlivněn hodnotou pH a zůstává stabilní v širokém rozmezí pH (obvykle mezi 2 a 12).
Zahušťování: Hydroxyethylcelulóza má dobrý zahušťovací účinek ve vodném roztoku a jeho zahušťovací schopnost je ovlivněna molekulovou hmotností, stupněm substituce a koncentrací roztoku. Jak se koncentrace zvyšuje, viskozita roztoku se exponenciálně zvyšuje, takže se široce používá v průmyslových polích, která vyžadují zahušťovače.
Povrchová aktivita: Protože molekula hydroxyethylcelulózy obsahuje hydrofilní skupiny a hydrofobní kostry, může snížit povrchové napětí vody v roztoku a vykazovat určitou povrchovou aktivitu. Tato vlastnost je používána v nátěrech, inkoustech a jiných oborech a může zlepšit vlastnosti plynulosti a povlaku produktu.
Stabilita: Hydroxyethylcelulóza má dobrou stabilitu ve vodném roztoku, může odolat vlivu obecných oxidantů a světla a je relativně stabilní za podmínek kyseliny a alkalických. Většina mikroorganismů ve vodném roztoku nebude degradována, takže během skladování není snadné zhoršit.
Biokompatibilita a bezpečnost: Hydroxyethylcelulóza se široce používá v potravinách, kosmetice a medicíně, protože je odvozena od přirozené celulózy a stále udržuje dobrou biokompatibilitu a nízkou toxicitu po chemické modifikaci. Například se používá jako zahušťovač a stabilizátor v potravě, jako stabilizátor zvlhčovadla a emulgátoru v kosmetice a jako pořadatel a matice s kontrolovanou uvolňováním pro tablety ve farmaceutických přípravcích.
Příprava a aplikace
Příprava hydroxyethylcelulózy je obvykle rozdělena do tří kroků: alkalizace celulózy, ethetrifikační reakce, čištění a sušení. Nejprve je celulóza léčena za alkalických podmínek pro aktivaci hydroxylových skupin celulózy a poté reagovala s ethylenoxidem za vzniku hydroxyethylcelulózy. Nakonec je konečný produkt získán kroky, jako je neutralizace, čištění a sušení.
Hydroxyethylcelulóza se široce používá ve stavebních materiálech (jako je cementová malta a povlaky), denní chemikálie (jako jsou detergenty a kosmetika), medicína (jako jsou systémy uvolňování léčiva) a potravinářský průmysl (jako jsou zahušťovače a stabilizátory).
Hydroxyethylcelulóza se široce používá v různých oborech díky svým vynikajícím fyzikálním a chemickým vlastnostem a všestrannosti. Jedinečnost jeho struktury a složení jí umožňuje hrát důležitou roli při zesílení, emulgaci, suspenzi, tvorbě filmu a stabilizaci a je nenahraditelným důležitým chemickým materiálem.
Čas příspěvku: únor-17-2025