Як природна полімерна сполука целюлоза має широкий спектр застосування у виробництві. Він в основному походить із клітинних стінок рослин і є однією з найпоширеніших органічних сполук на землі. Целюлоза широко використовується у виробництві паперу, текстилю, пластмас, будівельних матеріалів, медицині, харчовій та інших галузях промисловості завдяки своїй унікальній молекулярній структурі, екологічно чистій здатності до розкладання та чудовим фізико-хімічним властивостям.
1. Паперова промисловість
Паперова промисловість є основною сферою застосування целюлози. Рослинні волокна можуть бути перероблені в целюлозу після механічної або хімічної обробки. Целюлоза забезпечує міцність і довговічність як головний компонент у цьому процесі. У процесі виготовлення паперу можна контролювати водопоглинання, гладкість і міцність на розрив, додаючи хімічні добавки та використовуючи різні комбінації волокон. Поява переробленого паперу ще більше підкреслює стійкість і можливість переробки целюлози, роблячи її більш вигідною для екологічно чистих матеріалів.
2. Текстильна промисловість
Целюлозні волокна (наприклад, бавовна) широко використовуються у виробництві тканин як основна сировина текстильної промисловості. Бавовняні волокна містять більше 90% целюлози, що надає їм м'якість, гігроскопічність, дихаючі та інші відмінні властивості, придатні для виготовлення різних видів одягу. В останні роки целюлозні волокна можна піддавати хімічній обробці з утворенням регенерованих целюлозних волокон, таких як віскозні волокна та модальні волокна, що ще більше розширює застосування целюлози в текстильній промисловості. Ці волокна не тільки м’які та зручні, але й мають хороші антибактеріальні та біорозкладні властивості.
3. Біопластики та біорозкладні матеріали
Целюлоза може бути використана для виготовлення біорозкладаної пластмаси в індустрії пластмас, яка є одним із важливих напрямків досліджень для вирішення проблеми «білого забруднення». Переробляючи целюлозу в ацетат целюлози або ефір целюлози, її можна використовувати для виготовлення екологічно чистих пластикових плівок, столового посуду тощо. Ці матеріали мають сильну хімічну стабільність і фізичні властивості та легко розкладаються в природному середовищі, зменшуючи вплив пластикові відходи на екологічне середовище.
4. Будівельні матеріали
У будівельній промисловості целюлоза широко використовується для виготовлення фіброцементних плит, гіпсокартонних плит, армованих волокном, і теплоізоляційних матеріалів. Комбінування целюлозних волокон з іншими матеріалами може підвищити їх ударостійкість, міцність на розрив, а також покращити теплоізоляцію та звукоізоляцію. Наприклад, целюлозний теплоізоляційний матеріал є екологічно чистим теплоізоляційним матеріалом. Вводячи целюлозний порошок або частинки целюлози в стіну будівлі, він може ефективно ізолювати та зменшувати шум, а його природні властивості захисту від комах роблять його більш широким використанням у будівництві.
5. Харчова та фармацевтична промисловість
Похідні целюлози, такі як карбоксиметилцелюлоза (CMC) і метилцелюлоза (MC), також мають важливе застосування в харчовій і фармацевтичній промисловості. Карбоксиметилцелюлоза широко використовується як загусник, стабілізатор і емульгатор у харчових продуктах, тоді як метилцелюлоза часто використовується як розпушувач у таблетках завдяки своїй добрій адгезивності та біосумісності. Крім того, целюлозу також можна додавати в їжу як харчові волокна, щоб допомогти людям покращити здоров’я кишечника.
6. Косметична промисловість
Целюлоза часто використовується як загусник і стабілізатор в косметиці. Наприклад, звичайна карбоксиметилцелюлоза та мікрокристалічна целюлоза можуть збільшити в’язкість і стабільність косметики та уникнути розшарування інгредієнтів. Крім того, здатність до розкладання та нетоксичність целюлози робить її придатною для використання в засобах для очищення, догляду за шкірою та макіяжі.
7. Екологічно чисті матеріали та фільтрувальні матеріали
Завдяки пористій структурі та гарній адсорбції целюлози все частіше її використовують у фільтруючих матеріалах. Целюлозні мембрани та целюлозні нановолокна використовуються для фільтрації повітря, очищення води та промислових стічних вод. Целюлозні фільтрувальні матеріали можуть не тільки видаляти зважені частинки, але й адсорбувати шкідливі речовини, маючи переваги високої ефективності та захисту навколишнього середовища. Крім того, дослідження застосування целюлозних нановолокон надають їм великий потенціал у майбутніх галузях фільтрації та захисту навколишнього середовища.
8. Енергетичне поле
Целюлозна біомаса також привернула велику увагу в галузі енергетики. Целюлоза може виробляти відновлювану енергію, таку як біоетанол і біодизель, шляхом біодеградації та бродіння. Порівняно з нафтохімічною енергетикою, продукти згоряння енергії біомаси є відносно екологічно чистими та відповідають концепції сталого розвитку. Технологія виробництва целюлозного біопалива поступово вдосконалюється, надаючи нові можливості для отримання чистої енергії в майбутньому.
9. Застосування нанотехнологій
Целюлозні нановолокна (CNF) є важливим прогресом у дослідженнях целюлози за останні роки. Завдяки високій міцності, низькій щільності та хорошій біосумісності вони широко використовуються в різних композиційних матеріалах. Додавання целюлозних нановолокон може значно покращити механічні властивості композитних матеріалів, і порівняно з іншими наноматеріалами, целюлозні нановолокна є відновлюваними та біологічно розкладаними, тому вони мають великий потенціал в електронних пристроях, датчиках, медичних імплантатах і високоефективних матеріалах.
10. Друкарська та струменева техніка
У друкарській та струменевій техніці похідні целюлози використовуються для покращення текучості та адсорбції чорнила, що робить ефект друку більш рівномірним. У фарбах для струменевого друку целюлоза може зробити кольори більш насиченими та чіткими. Крім того, прозорість і міцність целюлози можуть покращити якість друкованого паперу та зменшити дифузію чорнила, таким чином роблячи друковану продукцію вищої якості.
Як відновлюваний природний полімерний матеріал, що розкладається, целюлоза стала одним із важливих матеріалів у сучасному виробництві. Його широке застосування в різних сферах демонструє його різноманітність і захист навколишнього середовища, а також сприяє зеленій трансформації багатьох галузей. У майбутньому, з безперервним розвитком науки і техніки та проривом целюлозних нанотехнологій, застосування целюлози буде більш різноманітним.
Час публікації: 01 листопада 2024 р