اهمیت و کاربرد مشتقات سلولزی

سلولز فراوانترین، نسبتاً ساده ترین، در دسترس ترین و ارزان ترین مولکول زیستی موجود در طبیعت است. سلولز منبعی تقریباً پایان ناپذیر است که دارای خواصی چون آب دوستی، تجدیدپذیری، زیست تخریب پذیری، زیست سازگاری و غیرسمی بودن است. اصلی ترین عامل محدودکننده گستره کاربرد سلولز عدم انحلال آن در آب و اغلب حلال¬ها به دلیل داشتن خواص ذاتی همچون بلورینگی بالاست.

به منظور گسترش دامنه کاربرد سلولز، محققان طیف وسیعی از مشتقات سلولزی همچون کربوکسی متیل سلولز (CMC)، هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (HPMC)، سلولز استات (CA) و سلولز استات بوتیرات (CAB) را از طریق ایجاد اصلاحات شیمیایی بر روی سلولز، به روش¬های مقرون به صرفه و سازگار با محیط زیست، ایجاد کرده اند.

این مشتقات خواص فیزیکی و شیمیایی جدیدی را نشان می دهند که آن ها را برای کاربردهای متعدد در زمینه هایی همچون دارویی، غذایی، نساجی، کاشی و سرامیک، چسب، رنگ و رزین، پوشش دهی و محیط زیست مناسب می کند. دو دسته اصلی اترسلولزها و استرسلولزها را می توان برای مشتقات سلولزی تعریف کرد.

استر سلولزها:  از طریق جایگزینی برخی گروه های هیدروکسیل سلولز با استفاده از گروه های استری، سنتز می شوند و دارای خواص کلیدی همچون حلالیت در حلال های آلی، خاصیت ترموپلاستیک (به معنی قابلیت قالب گیری و شکل دهی در دمای بالا و حفظ شکل بعد از کاهش دما) شفافیت نوری، چسبندگی و استحکام کششی بالا می باشند. مهمترین استرسلولزها به شرح ذیل است:

- سلولز استات (CA): این ماده اغلب در تولید فیلم های عکاسی و رادیولوژی و به دلیل ایجاد حس ابریشم مانند، در تولید الیاف استات برای پارچه کاربرد دارد.

- سلولز نیترات (CN): این ماده به دلیل قابلیت اشتعال بالا اغلب برای تولید مواد منفجره مانند باروت بدون دود (smokeless gunpowder) استفاده می شود به همین دلیل به پنبه تفنگی (guncotton) نیز معروف است.

- سلولز استات بوتیرات (CAB): این ماده اغلب در زیر رنگ بدنه خودرو به منظور افزایش چسبندگی و سرعت خشک شدن و امکان اعمال سریع لایه های بعدی پوشش، مورد استفاده قرار می گیرد.

- سلولز پروپیونات (CP): این ماده به دلیل استحکام و ضربه پذیری بالا اغلب در ساخت فریم های عینک سبک و بادوام، پوشش محافظه صفحه تلویزیون و دسته سبک و بادوام ابزار آلات مورد استفاده قرار می گیرد. 

اتر سلولزها: از طریق جایگزینی برخی گروه های هیدروکسیل زنجیره سلولز با گروه های اتری، سنتز می شوند و به دلیل حلالیت در آب کاربردهای ملموس تری نسبت به استرسلولزها در زندگی روزمره دارند. به دلیل اغلب خواص مشترکی که دارند کاربردهای مشابهی نیز دارند و دارای خواص کلیدی همچون حلالیت در آب، غلظت دهندگی و کنترل گرانروی، بافت لزج، پایدارسازی در امولسیون ها و قابلیت ژل شدن با افزایش دما و بازگشت به حالت مایع با کاهش دما هستند. مهم ترین اترسلولز ها به شرح ذیل است:

- کربوکسی متیل سلولز (CMC): این ماده با دو گرید خوراکی و غیرخوراکی، در بین اترسلولزها وسیع ترین گستره کاربردی را دارا می باشد و در صنایع مختلفی همچون صنایع غذایی، پزشکی (اغلب به عنوان روان کننده)، آرایشی، مواد شوینده، چسب، رنگ و رزین و ... مصرف می شود. لازم به ذکر است که CMC تنها مشتق سلولزی است که در حال حاضر به میزان محدودی در کشور تولید می شود.

- هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (HPMC): بیشترین کاربرد این ماده در داروسازی به عنوان چسب، روکش و عامل رهایش کنترل شده در قرص ها و کپسول ها و همچنین به عنوان روان کننده در قطره های چشمی است.

متیل سلولز (MC) و هیدروکسی پروپیل سلولز (HPC) از دیگر اترسلولزها هستند.

امروزه اترسلولزها در زندگی روزمره در سه بخش اصلی مواد غذایی و خوراکی، پزشکی و محصولات آرایشی و بهداشتی مانند کرم ها، لوسیون ها و مواد شوینده کاربرد دارند.

برگرفته از گزارش International Cellulosic Association (ICA)

نویسنده: مرضیه علیدادی–کارشناس مرکز خدمات تخصصی شیمی و مهندسی شیمی جهاد دانشگاهی واحد صنعتی اصفهان