ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสมาจากแหล่งธรรมชาติอย่างไร?

ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส (HEC) เป็นวัสดุโพลีเมอร์ละลายน้ำที่ไม่มีไอออนิกที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องสำอาง ยา สี สารเคลือบ การก่อสร้าง และสาขาอื่นๆ มีสารเพิ่มความหนา สารแขวนลอย การกระจายตัว อิมัลชัน การสร้างฟิล์ม การกักเก็บน้ำ และคุณสมบัติอื่นๆ ที่ดีเยี่ยม ดังนั้นจึงกลายเป็นสารเสริมที่สำคัญในหลายอุตสาหกรรม อย่างไรก็ตาม ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสไม่ได้มาจากวัสดุธรรมชาติโดยตรง แต่ได้มาจากการดัดแปลงเซลลูโลสธรรมชาติทางเคมี ด้วยเหตุนี้ เพื่อทำความเข้าใจแหล่งที่มาตามธรรมชาติของไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส เราต้องเข้าใจแหล่งที่มาและโครงสร้างของเซลลูโลสก่อน

แหล่งธรรมชาติของเซลลูโลส
เซลลูโลสเป็นหนึ่งในโพลีเมอร์อินทรีย์ที่มีมากที่สุดในโลกและมีอยู่ทั่วไปในผนังเซลล์ของพืช โดยเฉพาะอย่างยิ่งในพืชยืนต้น ฝ้าย ปอ และเส้นใยพืชอื่นๆ เป็นองค์ประกอบสำคัญในโครงสร้างของพืชและให้ความแข็งแรงทางกลและความมั่นคง หน่วยพื้นฐานของเซลลูโลสคือโมเลกุลกลูโคสซึ่งเชื่อมต่อกันด้วยพันธะ β-1,4-ไกลโคซิดิก เพื่อสร้างโครงสร้างลูกโซ่ยาว เนื่องจากเป็นวัสดุโพลีเมอร์ธรรมชาติ เซลลูโลสจึงมีคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีที่ดีเยี่ยม ทำให้เป็นวัตถุดิบที่สำคัญสำหรับอนุพันธ์ต่างๆ

ขั้นตอนการเตรียมไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส
แม้ว่าเซลลูโลสจะมีคุณสมบัติที่ดีเยี่ยมหลายประการ แต่ขอบเขตการใช้งานก็จำกัดอยู่ในระดับหนึ่ง สาเหตุหลักคือเซลลูโลสมีความสามารถในการละลายต่ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งความสามารถในการละลายในน้ำมีจำกัด เพื่อปรับปรุงคุณสมบัตินี้ นักวิทยาศาสตร์ได้ดัดแปลงเซลลูโลสทางเคมีเพื่อเตรียมอนุพันธ์ของเซลลูโลสต่างๆ ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสเป็นอีเทอร์เซลลูโลสที่ละลายน้ำได้ที่ได้จากการเอทอกซีเลติ้งธรรมชาติเซลลูโลสผ่านปฏิกิริยาทางเคมี

ในกระบวนการเตรียมการเฉพาะ เซลลูโลสธรรมชาติจะถูกละลายในสารละลายอัลคาไลก่อน จากนั้นจึงเติมเอทิลีนออกไซด์เข้าสู่ระบบปฏิกิริยา ปฏิกิริยาเอทิลซิเลชันของกลุ่มเอทิลีนออกไซด์และไฮดรอกซิลในเซลลูโลสเกิดขึ้นเพื่อสร้างไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส การปรับเปลี่ยนนี้จะเพิ่มความสามารถในการชอบน้ำของสายโซ่เซลลูโลส ซึ่งจะช่วยปรับปรุงคุณสมบัติในการละลายและความหนืดในน้ำ

แหล่งวัตถุดิบหลัก
วัตถุดิบหลักจากธรรมชาติในการเตรียมไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสคือเซลลูโลส และแหล่งธรรมชาติของเซลลูโลส ได้แก่:

ไม้: ปริมาณเซลลูโลสในไม้สูง โดยเฉพาะในไม้สนและไม้ใบกว้าง ซึ่งเซลลูโลสสามารถเข้าถึงได้ 40%-50% ไม้เป็นหนึ่งในแหล่งเซลลูโลสที่สำคัญที่สุดในอุตสาหกรรม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการผลิตกระดาษและการผลิตอนุพันธ์ของเซลลูโลส

ฝ้าย: ใยฝ้ายเกือบประกอบด้วยเซลลูโลสบริสุทธิ์ และมีเซลลูโลสในฝ้ายสูงถึงมากกว่า 90% เนื่องจากมีความบริสุทธิ์สูง จึงมักใช้ใยฝ้ายในการเตรียมอนุพันธ์เซลลูโลสคุณภาพสูง

เส้นใยพืช เช่น ปอและป่าน: เส้นใยพืชเหล่านี้ยังอุดมไปด้วยเซลลูโลส และเนื่องจากเส้นใยพืชเหล่านี้มักจะมีความแข็งแรงเชิงกลสูง จึงมีข้อดีบางประการในการสกัดเซลลูโลสด้วย

ของเสียทางการเกษตร: รวมถึงฟาง ฟางข้าวสาลี ฟางข้าวโพด ฯลฯ วัสดุเหล่านี้มีเซลลูโลสอยู่จำนวนหนึ่ง และสามารถสกัดเซลลูโลสได้จากกระบวนการบำบัดที่เหมาะสม ทำให้เป็นแหล่งวัตถุดิบที่มีราคาถูกและหมุนเวียนได้สำหรับการผลิตอนุพันธ์ของเซลลูโลส .

พื้นที่ใช้งานของไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส
เนื่องจากคุณสมบัติพิเศษของไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส จึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในหลายสาขา ต่อไปนี้เป็นขอบเขตการใช้งานหลักหลายประการ:

อุตสาหกรรมการก่อสร้าง: ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในวัสดุก่อสร้างเป็นสารเพิ่มความข้นและกักเก็บน้ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในปูนซีเมนต์ ยิปซั่ม ผงสำหรับอุดรู และวัสดุอื่นๆ ซึ่งสามารถปรับปรุงคุณสมบัติการก่อสร้างและกักเก็บน้ำของวัสดุได้อย่างมีประสิทธิภาพ

อุตสาหกรรมเคมีรายวัน: ในผงซักฟอก ผลิตภัณฑ์ดูแลผิว แชมพู และผลิตภัณฑ์เคมีรายวันอื่นๆ ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสถูกใช้เป็นสารเพิ่มความข้นและสารเพิ่มความเสถียรเพื่อปรับปรุงความรู้สึกและความเสถียรของผลิตภัณฑ์

สีและสารเคลือบ: ในอุตสาหกรรมการเคลือบ ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสถูกใช้เป็นสารเพิ่มความหนาและสารควบคุมรีโอโลจี เพื่อปรับปรุงความสามารถในการทำงานของสารเคลือบและหลีกเลี่ยงการหย่อนคล้อย

สาขาเภสัชกรรม: ในการเตรียมยา ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสสามารถใช้เป็นสารยึดเกาะ สารเพิ่มความข้น และสารแขวนลอยสำหรับยาเม็ด เพื่อปรับปรุงลักษณะการปลดปล่อยและความคงตัวของยา

แม้ว่าไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสจะไม่ใช่สารที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ แต่วัตถุดิบพื้นฐานของเซลลูโลสซึ่งก็คือเซลลูโลสนั้นมีอยู่ทั่วไปในพืชในธรรมชาติ ด้วยการดัดแปลงทางเคมี เซลลูโลสธรรมชาติสามารถเปลี่ยนเป็นไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสที่มีประสิทธิภาพดีเยี่ยมและนำไปใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ พืชธรรมชาติ เช่น ไม้ ฝ้าย ปอ ฯลฯ เป็นแหล่งวัตถุดิบที่อุดมสมบูรณ์สำหรับการผลิตไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส ด้วยความก้าวหน้าของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีและความต้องการทางอุตสาหกรรมที่เพิ่มขึ้น กระบวนการผลิตไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสยังได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง และคาดว่าจะแสดงคุณค่าที่เป็นเอกลักษณ์นี้ในสาขาอื่นๆ มากขึ้นในอนาคต