La hidroxietilcelulosa (HEC) es un importante polímero no iónico soluble en agua que pertenece a la clase de compuestos de éter de celulosa. Se obtiene por reacción de eterificación de celulosa natural con óxido de etileno (óxido de etileno) en condiciones alcalinas. La hidroxietilcelulosa es una cadena de polisacárido lineal compuesta de unidades de glucosa de celulosa en la estructura química, y algunos o todos los grupos hidroxilo en sus unidades de glucosa se reemplazan por grupos hidroxietilo para formar hidroxietilelulosa.
Ingredientes y estructura química
La estructura molecular de la hidroxietilcelulosa incluye principalmente las siguientes partes:
El esqueleto de celulosa: la celulosa es un polisacárido natural, cuyo componente principal es una cadena lineal de unidades de glucosa conectadas por enlaces β-1,4-glucosídicos. Esta estructura de celulosa le da alta cristalinidad y fuerza física.
Sustituyente hidroxietilo: en la unidad de glucosa de la columna vertebral de celulosa, hay tres grupos hidroxilo (–OH), ubicados en las posiciones C2, C3 y C6, respectivamente. La hidroxietilcelulosa se produce introduciendo grupos hidroxietilo (–CH2CH2OH) en los grupos hidroxilo a través de una reacción de eterificación entre estos grupos hidroxilo y óxido de etileno. La introducción de estos sustituyentes reduce la cristalinidad de la celulosa, mejora su solubilidad en el agua y hace que exhiba un buen espesamiento y viscoelasticidad en una solución acuosa.
Peso molecular y grado de sustitución: el peso molecular y el grado de sustitución (es decir, el número de grupos hidroxilo sustituidos en cada unidad de glucosa) de hidroxietilcelulosa son dos factores importantes que afectan sus propiedades. En general, la hidroxietilcelulosa con un mayor peso molecular tiene una mejor viscosidad y capacidad de engrosamiento, mientras que un mayor grado de sustitución mejora su solubilidad y estabilidad de agua.
Propiedades fisicoquímicas de la hidroxietilcelulosa
Debido a su estructura única, la hidroxietilcelulosa exhibe una serie de excelentes propiedades fisicoquímicas:
Solubilidad de agua: la hidroxietilcelulosa es fácilmente soluble en agua fría y caliente para formar una solución coloidal clara o ligeramente turbia. Su proceso de disolución no se ve afectado significativamente por el valor de pH y permanece estable en un amplio rango de pH (generalmente entre 2 y 12).
Engrosamiento: la hidroxietilcelulosa tiene un buen efecto de engrosamiento en la solución acuosa, y su capacidad de engrosamiento se ve afectada por el peso molecular, el grado de sustitución y la concentración de la solución. A medida que aumenta la concentración, la viscosidad de la solución aumenta exponencialmente, por lo que se usa ampliamente en campos industriales que requieren espesantes.
Actividad superficial: dado que la molécula de hidroxietilcelulosa contiene grupos hidrofílicos y esqueletos hidrofóbicos, puede reducir la tensión superficial del agua en la solución y mostrar una cierta actividad superficial. Esta propiedad lo hace utilizar en recubrimientos, tintas y otros campos, y puede mejorar las propiedades de fluidez y recubrimiento del producto.
Estabilidad: la hidroxietilcelulosa tiene una buena estabilidad en la solución acuosa, puede resistir la influencia de los oxidantes generales y la luz, y es relativamente estable en condiciones ácidas y alcalinas. No se degradará por la mayoría de los microorganismos en solución acuosa, por lo que no es fácil deteriorarse durante el almacenamiento.
Biocompatibilidad y seguridad: la hidroxietilcelulosa se usa ampliamente en alimentos, cosméticos y medicina porque se deriva de la celulosa natural y aún mantiene una buena biocompatibilidad y baja toxicidad después de la modificación química. Por ejemplo, se usa como espesante y estabilizador en los alimentos, como un estabilizador humano y emulsionante en cosméticos, y como una matriz de liberación de aglutinante y controlada para tabletas en preparaciones farmacéuticas.
Preparación y aplicación
La preparación de hidroxietilcelulosa generalmente se divide en tres pasos: alcalización de celulosa, reacción de eterificación, purificación y secado. Primero, la celulosa se trata en condiciones alcalinas para activar los grupos hidroxilo de celulosa, y luego reacciona con óxido de etileno para producir hidroxietilcelulosa. Finalmente, el producto final se obtiene a través de pasos como neutralización, purificación y secado.
La hidroxietilcelulosa se usa ampliamente en materiales de construcción (como mortero de cemento y recubrimientos), productos químicos diarios (como detergentes y cosméticos), medicina (como sistemas de liberación controlada por drogas) e industria alimentaria (como espesantes y estabilizadores).
La hidroxietilcelulosa se usa ampliamente en varios campos debido a sus excelentes propiedades físicas y químicas y versatilidad. La singularidad de su estructura y composición le permite desempeñar un papel importante en el engrosamiento, la emulsificación, la suspensión, la formación de películas y la estabilización, y es un material químico importante irremplazable.
Tiempo de publicación: Feb-17-2025