L'idrossietil cellulosa (HEC) è un importante polimero non ionico solubile in acqua appartenente alla classe di etere di cellulosa di composti. È ottenuto mediante reazione eterificata di cellulosa naturale con ossido di etilene (ossido di etilene) in condizioni alcaline. L'idrossietil cellulosa è una catena polisaccaridica lineare composta da unità di glucosio di cellulosa nella struttura chimica e alcuni o tutti i gruppi idrossilici sulle sue unità di glucosio sono sostituiti da gruppi idrossietilici per formare idrossietil cellulosa.
Ingredienti e struttura chimica
La struttura molecolare dell'idrossietil cellulosa include principalmente le seguenti parti:
Spina dorsale di cellulosa: la cellulosa è un polisaccaride naturale, il cui componente principale è una catena lineare di unità di glucosio collegata da legami β-1,4-glicosidici. Questa struttura di cellulosa gli dà un'elevata cristallinità e resistenza fisica.
Sostituto di idrossietil: nell'unità di glucosio della spina dorsale di cellulosa, ci sono tre gruppi idrossilici (–OH), situati rispettivamente nelle posizioni C2, C3 e C6. L'idrossietil cellulosa viene prodotto introducendo gruppi idrossietil (–Ch2Ch2OH) sui gruppi idrossilici attraverso una reazione di eterificazione tra questi gruppi idrossilici e ossido di etilene. L'introduzione di questi sostituenti riduce la cristallinità della cellulosa, migliora la sua solubilità in acqua e la fa presentare un buon ispessimento e viscoelasticità in soluzione acquosa.
Peso molecolare e grado di sostituzione: il peso molecolare e il grado di sostituzione (cioè il numero di gruppi idrossilici sostituiti su ciascuna unità di glucosio) di idrossietil cellulosa sono due importanti fattori che influenzano le sue proprietà. Generalmente, l'idrossietil cellulosa con un peso molecolare più elevato ha una migliore viscosità e capacità di ispessimento, mentre un maggiore grado di sostituzione migliora la sua solubilità e stabilità dell'acqua.
Proprietà fisico -chimiche di idrossietil cellulosa
Grazie alla sua struttura unica, l'idrossietil cellulosa presenta una serie di eccellenti proprietà fisico -chimiche:
Solubilità dell'acqua: l'idrossietil cellulosa è facilmente solubile in acqua fredda e calda per formare una soluzione colloidale chiara o leggermente torbida. Il suo processo di dissoluzione non è significativamente influenzato dal valore del pH e rimane stabile su un ampio intervallo di pH (di solito tra 2 e 12).
Ispessimento: l'idrossietil cellulosa ha un buon effetto di ispessimento nella soluzione acquosa e la sua capacità di ispessimento è influenzata dal peso molecolare, dal grado di sostituzione e dalla concentrazione della soluzione. All'aumentare della concentrazione, la viscosità della soluzione aumenta esponenzialmente, quindi è ampiamente utilizzata nei campi industriali che richiedono ispessitori.
Attività superficiale: poiché la molecola di idrossietil cellulosa contiene gruppi idrofili e scheletri idrofobici, può ridurre la tensione superficiale dell'acqua nella soluzione e mostrare una certa attività superficiale. Questa proprietà lo rende utilizzato in rivestimenti, inchiostri e altri campi e può migliorare le proprietà della fluidità e del rivestimento del prodotto.
Stabilità: l'idrossietil cellulosa ha una buona stabilità in soluzione acquosa, può resistere all'influenza di ossidanti generali e luce ed è relativamente stabile in condizioni di acido e alcalino. Non sarà degradato dalla maggior parte dei microrganismi in soluzione acquosa, quindi non è facile deteriorarsi durante lo stoccaggio.
Biocompatibilità e sicurezza: l'idrossietil cellulosa è ampiamente utilizzato negli alimenti, nei cosmetici e nella medicina perché deriva dalla cellulosa naturale e mantiene ancora una buona biocompatibilità e una bassa tossicità dopo la modifica chimica. Ad esempio, è usato come addensante e stabilizzatore negli alimenti, come stabilizzatore umittante ed emulsionante nei cosmetici e come matrice di raccoglitore e di rilascio controllato per compresse nelle preparazioni farmaceutiche.
Preparazione e applicazione
La preparazione di idrossietil cellulosa è generalmente divisa in tre fasi: alcalizzazione di cellulosa, reazione di eterificazione, purificazione e asciugatura. Innanzitutto, la cellulosa viene trattata in condizioni alcaline per attivare i gruppi idrossilici di cellulosa e quindi reagire con ossido di etilene per produrre idrossietil cellulosa. Infine, il prodotto finale è ottenuto attraverso passaggi come neutralizzazione, purificazione e asciugatura.
L'idrossietil cellulosa è ampiamente utilizzato nei materiali da costruzione (come mortaio di cemento e rivestimenti), sostanze chimiche quotidiane (come detergenti e cosmetici), medicine (come sistemi di rilascio controllato da farmaci) e industria alimentare (come ispessenti e stabilizzatori).
L'idrossietil cellulosa è ampiamente utilizzato in vari campi grazie alle sue eccellenti proprietà fisiche e chimiche e versatilità. L'unicità della sua struttura e composizione gli consente di svolgere un ruolo importante nell'ispessimento, nell'emulsificazione, nella sospensione, nella formazione del film e nella stabilizzazione, ed è un materiale chimico importante insostituibile.
Tempo post: febbraio-17-2025