A hidroxietil celulosa (HEC) é un importante polímero non iónico soluble en auga pertencente á clase de compostos de éter de celulosa. Obtense mediante reacción de eterificación da celulosa natural con óxido de etileno (óxido de etileno) en condicións alcalinas. A hidroxietil celulosa é unha cadea de polisacáridos lineal composta por unidades de glicosa de celulosa na estrutura química, e algúns ou todos os grupos hidroxilo nas súas unidades de glicosa son substituídos por grupos hidroxietil para formar hidroxietilo celulosa.
Ingredientes e estrutura química
A estrutura molecular da hidroxietil celulosa inclúe principalmente as seguintes partes:
Backbone de celulosa: a celulosa é un polisacárido natural, cuxo compoñente principal é unha cadea lineal de unidades de glicosa conectadas por enlaces β-1,4-glicosídicos. Esta estrutura da celulosa dálle unha alta cristalinidade e forza física.
Substituínte de hidroxietilo: Na unidade de glicosa da columna vertebral da celulosa, hai tres grupos hidroxilo (–OH), situados nas posicións C2, C3 e C6 respectivamente. A hidroxietil celulosa prodúcese introducindo grupos de hidroxietil (–CH2CH2OH) sobre os grupos hidroxilo a través dunha reacción de eterificación entre estes grupos hidroxilo e óxido de etileno. A introdución destes substituíntes reduce a cristalinidade da celulosa, mellora a súa solubilidade en auga e fai que presente un bo engrosamento e viscoelasticidade en solución acuosa.
Peso molecular e grao de substitución: o peso molecular e o grao de substitución (é dicir, o número de grupos hidroxilo substituído en cada unidade de glicosa) da hidroxietil celulosa son dous factores importantes que afectan ás súas propiedades. Xeralmente, a hidroxietil celulosa cun maior peso molecular ten unha mellor viscosidade e capacidade de engrosamento, mentres que un maior grao de substitución aumenta a súa solubilidade e estabilidade da auga.
Propiedades fisicoquímicas da hidroxietil celulosa
Debido á súa estrutura única, a hidroxietil celulosa presenta unha serie de excelentes propiedades fisicoquímicas:
Solubilidade de auga: a hidroxietil celulosa é facilmente soluble en auga fría e quente para formar unha solución coloidal clara ou lixeiramente turbia. O seu proceso de disolución non está afectado significativamente polo valor do pH e permanece estable nun amplo rango de pH (normalmente entre 2 e 12).
Engrosamento: a hidroxietil celulosa ten un bo efecto engrosante na solución acuosa, e a súa capacidade de engrosamento está afectada polo peso molecular, o grao de substitución e a concentración de solucións. A medida que a concentración aumenta, a viscosidade da solución aumenta exponencialmente, polo que se usa amplamente en campos industriais que requiren espesantes.
Actividade superficial: Dado que a molécula de hidroxietil celulosa contén grupos hidrofílicos e esqueletos hidrofóbicos, pode reducir a tensión superficial da auga na solución e mostrar unha certa actividade superficial. Esta propiedade faino usado en revestimentos, tintas e outros campos e pode mellorar a fluidez e as propiedades do revestimento do produto.
Estabilidade: a hidroxietil celulosa ten unha boa estabilidade en solución acuosa, pode resistir a influencia de oxidantes xerais e luz, e é relativamente estable en condicións de ácido e alcalino. Non se degradará pola maioría dos microorganismos en solución acuosa, polo que non é fácil deteriorarse durante o almacenamento.
Biocompatibilidade e seguridade: a hidroxietil celulosa é amplamente utilizada en alimentos, cosméticos e medicamentos porque deriva da celulosa natural e aínda mantén unha boa biocompatibilidade e baixa toxicidade despois da modificación química. Por exemplo, úsase como espesante e estabilizador nos alimentos, como un estabilizador humectante e emulsionante en cosméticos, e como ligante e matriz de liberación controlada para comprimidos en preparados farmacéuticos.
Preparación e aplicación
A preparación da hidroxietil celulosa normalmente divídese en tres pasos: alcalización da celulosa, reacción de eterificación, purificación e secado. En primeiro lugar, a celulosa é tratada en condicións alcalinas para activar os grupos hidroxilo de celulosa e, a continuación, reaccionar con óxido de etileno para producir hidroxietil celulosa. Finalmente, o produto final obtense a través de pasos como a neutralización, a purificación e o secado.
A hidroxietil celulosa é amplamente utilizada en materiais de construción (como morteiro de cemento e revestimentos), produtos químicos diarios (como deterxentes e cosméticos), medicina (como sistemas de liberación controlada por drogas) e industria alimentaria (como espesantes e estabilizadores).
A hidroxietil celulosa é amplamente utilizada en varios campos debido ás súas excelentes propiedades físicas e químicas e versatilidade. A singularidade da súa estrutura e composición permítelle desempeñar un papel importante no engrosamento, emulsificación, suspensión, formación de películas e estabilización, e é un material químico importante insubstituíble.
Tempo de publicación: 17 de febreiro-2025