ميثيل السليلوز (MC) مادة بوليمرية شائعة التركيب كيميائيًا، وهي إيثر سليلوز مُعدّل يُحصَل عليه عن طريق ميثلة السليلوز الطبيعي. بفضل خصائصه الفيزيائية والكيميائية المميزة، يُستخدم على نطاق واسع في البناء، والأغذية، والأدوية، ومستحضرات التجميل، والورق، والطلاء.
1. التصنيف حسب درجة الاستبدال
تشير درجة الاستبدال (DS) إلى متوسط قيمة مجموعات الهيدروكسيل المُستبدلة بمجموعات الميثيل في كل وحدة جلوكوز في ميثيل السليلوز. توجد ثلاث مجموعات هيدروكسيل في كل حلقة جلوكوز من جزيء السليلوز، يمكن استبدالها بمجموعات ميثيل. لذلك، تتراوح درجة استبدال ميثيل السليلوز بين 0 و3. ووفقًا لدرجة الاستبدال، يُصنف ميثيل السليلوز إلى فئتين: درجة استبدال عالية ودرجة استبدال منخفضة.
ميثيل سلولوز عالي الاستبدال (DS > 1.5): يتميز هذا النوع من المنتجات باستبدال ميثيل عالي، ما يجعله أكثر كراهية للماء، وذو ذوبانية منخفضة، ومقاومًا جيدًا للماء. يُستخدم غالبًا في مواد البناء والطلاءات، وغيرها من الاستخدامات التي تتطلب درجة معينة من كراهية الماء.
ميثيل سلولوز منخفض الاستبدال (DS < 1.5): بفضل انخفاض نسبة استبدال الميثيل، يتميز هذا النوع من المنتجات بقابلية أفضل للذوبان في الماء البارد. يُستخدم ميثيل سلولوز منخفض الاستبدال على نطاق واسع في صناعات الأغذية والأدوية كمكثف ومستحلب ومثبت.
2. التصنيف حسب الاستخدام
وفقا لاستخدام ميثيل السليلوز في المجالات المختلفة، يمكن تقسيمه إلى فئتين: ميثيل السليلوز الصناعي وميثيل السليلوز الغذائي والصيدلاني.
ميثيل السليلوز الصناعي: يُستخدم بشكل رئيسي في صناعات البناء والطلاء وصناعة الورق والسيراميك وغيرها، كمكثف، ومادة لاصقة، وعامل تشكيل أغشية، وعامل احتباس للماء، إلخ. في صناعة البناء، يُستخدم ميثيل السليلوز في منتجات الأسمنت والجص لتحسين أداء البناء ومتانته؛ وفي صناعة الطلاء، يُمكنه زيادة استقرار الطلاء وقابليته للتشتت.
ميثيل السليلوز الغذائي والصيدلاني: بفضل خصائصه غير السامة وغير الضارة، يُستخدم ميثيل السليلوز كمضاف غذائي ودوائي. في الغذاء، يُعد ميثيل السليلوز مُكثِّفًا ومستحلبًا شائعًا يُثبِّت بنية الغذاء ويمنع التَّطَبُّق أو الانفصال. في المجال الدوائي، يُستخدم ميثيل السليلوز كغلاف للكبسولات، وحامل للأدوية، وله أيضًا وظيفة الأدوية طويلة المفعول. تجعله قابلًا للأكل وسلامته شائعًا جدًا في هذين المجالين.
3. التصنيف حسب الذوبان
ينقسم ميثيل السليلوز بشكل أساسي إلى فئتين من حيث الذوبان: النوع القابل للذوبان في الماء البارد والنوع القابل للذوبان في المذيبات العضوية.
ميثيل سلولوز قابل للذوبان في الماء البارد: يُمكن إذابة هذا النوع من ميثيل سلولوز في الماء البارد لتكوين محلول شفاف ولزج بعد الذوبان. يُستخدم بكثرة في صناعات الأغذية والأدوية كمُكثِّف أو مُشكِّل للأغشية. تنخفض قابلية ذوبان هذا النوع من ميثيل سلولوز بارتفاع درجة الحرارة، لذا يُمكن استخدام هذه الخاصية في التحكم في أعمال البناء.
ميثيل سلولوز قابل للذوبان في المذيبات العضوية: يُمكن إذابة هذا النوع من ميثيل سلولوز في المذيبات العضوية، ويُستخدم بكثرة في الدهانات والطلاءات وغيرها من المجالات الصناعية التي تتطلب وسائط عضوية. بفضل خصائصه الجيدة في تكوين الأغشية ومقاومته الكيميائية، فهو مناسب للاستخدام في الظروف الصناعية القاسية.
4. التصنيف حسب الوزن الجزيئي (اللزوجة)
يؤثر الوزن الجزيئي لميثيل السليلوز بشكل كبير على خصائصه الفيزيائية، وخاصةً على أداء اللزوجة في المحلول. بناءً على الوزن الجزيئي، يمكن تقسيم ميثيل السليلوز إلى نوع منخفض اللزوجة ونوع عالي اللزوجة.
ميثيل سلولوز منخفض اللزوجة: وزنه الجزيئي صغير نسبيًا، ولزوجة محلوله منخفضة. يُستخدم بكثرة في الأغذية والأدوية ومستحضرات التجميل، وخاصةً في الاستحلاب والتعليق والتكثيف. يتميز ميثيل سلولوز منخفض اللزوجة بقدرته على الحفاظ على سيولة وتجانس جيدين، وهو مناسب للتطبيقات التي تتطلب محاليل منخفضة اللزوجة.
ميثيل سلولوز عالي اللزوجة: يتميز بوزن جزيئي كبير، ويشكل محلولًا عالي اللزوجة بعد ذوبانه. يُستخدم بكثرة في مواد البناء والطلاء والمواد اللاصقة الصناعية. يُحسّن ميثيل سلولوز عالي اللزوجة من القوة الميكانيكية ومقاومة التآكل والالتصاق للمحلول بفعالية، لذا يُستخدم على نطاق واسع في المواد التي تتطلب قوة ومقاومة عالية للتآكل.
5. التصنيف حسب درجة التعديل الكيميائي
ميثيل السليلوز مشتق كيميائي من السليلوز المُعدَّل. ويُقسَّم، حسب طريقة ودرجة التعديل، إلى ميثيل سليلوز أحادي وسليلوز مُعَدَّل مُركَّب.
ميثيل السليلوز الأحادي: يشير إلى إيثرات السليلوز المُستبدلة بالميثيل فقط. يتميز هذا النوع من المنتجات بخصائص فيزيائية وكيميائية مستقرة نسبيًا، كما أن قابليته للذوبان، وكثافته، وقدرته على تكوين الأغشية جيدة نسبيًا.
السليلوز المُعدّل المُركّب: بالإضافة إلى الميثلة، يُعالَج كيميائيًا، مثل الهيدروكسي بروبيل، والإيثلة، وغيرها، لتكوين مُنتج مُعدّل مُركّب. على سبيل المثال، هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز (HPMC) وكربوكسي ميثيل سلولوز (CMC). عادةً ما تتميز هذه السليلوزات المُعدّلة المُركّبة بذوبان أفضل في الماء، ومقاومة للحرارة، وثبات أعلى، ويمكنها تلبية مجموعة أوسع من الاحتياجات الصناعية.
6. التصنيف حسب صناعة التطبيق
إن الاستخدام الواسع لميثيل السليلوز يسمح بتصنيفه وفقًا لخصائص تطبيقه في الصناعات المختلفة.
ميثيل السليلوز في صناعة البناء: يُستخدم بشكل رئيسي في المواد الأسمنتية والجصية كمُثخِّن ومُحافظ على الماء. يُحسّن أداء مواد البناء، ويمنع فقدان الماء المُبكّر، ويزيد من المتانة الميكانيكية للمنتجات النهائية.
ميثيل السليلوز في صناعة الأغذية: يُستخدم كمستحلب ومكثف ومثبت في تصنيع الأغذية. يمنع فقدان الماء، ويُحسّن طعم وبنية الطعام، ويُطيل مدة صلاحيته.
ميثيل السليلوز في صناعة الأدوية: يُستخدم كمادة رابطة للأقراص أو مادة ممتدة المفعول للأدوية. كما يُستخدم ميثيل السليلوز في تحضير أدوية الجهاز الهضمي كحامل آمن وفعال للأدوية.
صناعة مستحضرات التجميل ميثيل السليلوز: في منتجات العناية بالبشرة ومستحضرات التجميل، يتم استخدام ميثيل السليلوز كمكثف ومستحلب ومرطب لمساعدة المنتجات على تكوين ملمس رقيق وناعم مع إطالة تأثير الترطيب.
باختصار، هناك طرق عديدة لتصنيف ميثيل السليلوز، يمكن تصنيفها بناءً على خصائص تركيبه الكيميائي، أو بناءً على مجالات تطبيقه وخصائص ذوبانه. تساعدنا هذه الطرق المختلفة في فهم خصائص ميثيل السليلوز ووظائفه بشكل أفضل، كما توفر أساسًا نظريًا لتطبيقاته في مختلف المجالات.
وقت النشر: ٢٣ أكتوبر ٢٠٢٤