Jako přírodní polymerní sloučenina má celulóza širokou škálu aplikací ve výrobě. Získává se především z buněčných stěn rostlin a je jednou z nejrozšířenějších organických sloučenin na Zemi. Celulóza je široce používána ve výrobě papíru, textilu, plastů, stavebních materiálů, lékařství, potravinářství a dalších průmyslových odvětvích díky své jedinečné molekulární struktuře, ekologické rozložitelnosti a vynikajícím fyzikálním a chemickým vlastnostem.
1. Papírenský průmysl
Papírenský průmysl je hlavní aplikační oblastí celulózy. Rostlinná vlákna mohou být zpracována na buničinu po mechanickém nebo chemickém zpracování. Celulóza poskytuje pevnost a odolnost jako hlavní složka v tomto procesu. V procesu výroby papíru lze absorpci vody, hladkost a pevnost papíru v tahu řídit přidáním chemických přísad a použitím různých kombinací vláken. Vznik recyklovaného papíru dále zdůrazňuje udržitelnost a recyklovatelnost celulózy, díky čemuž je výhodnější v materiálech šetrných k životnímu prostředí.
2. Textilní průmysl
Celulózová vlákna (např. bavlna) jsou široce používána při výrobě tkanin jako základní suroviny textilního průmyslu. Bavlněná vlákna obsahují více než 90% celulózy, díky čemuž jsou měkká, hygroskopická, prodyšná a další vynikající vlastnosti, vhodné pro výrobu různých druhů oděvů. V posledních letech lze celulózová vlákna chemicky upravovat za vzniku regenerovaných celulózových vláken, jako jsou viskózová vlákna a modalová vlákna, což dále rozšiřuje použití celulózy v textilním průmyslu. Tato vlákna jsou nejen měkká a pohodlná, ale mají také dobré antibakteriální a biologicky odbouratelné vlastnosti.
3. Bioplasty a biologicky rozložitelné materiály
Celulózu lze použít k výrobě biologicky odbouratelných plastů v plastikářském průmyslu, což je jeden z důležitých směrů výzkumu pro řešení problému „bílého znečištění“. Zpracováním celulózy na acetát celulózy nebo éter celulózy ji lze použít k výrobě ekologických plastových fólií, nádobí atd. Tyto materiály mají silnou chemickou stabilitu a fyzikální vlastnosti a snadno se rozkládají v přirozeném prostředí, což snižuje dopad plastový odpad na ekologické životní prostředí.
4. Stavební materiály
Ve stavebnictví se celulóza široce používá k výrobě vláknocementových desek, vláknitých sádrokartonových desek a tepelně izolačních materiálů. Kombinace celulózových vláken s jinými materiály může zvýšit jejich odolnost proti nárazu, pevnost v tahu a zlepšit tepelnou a zvukovou izolaci. Například celulózový tepelně izolační materiál je ekologický tepelně izolační materiál. Vstřikováním celulózového prášku nebo celulózových částic do stěny budovy může účinně izolovat a snižovat hluk a díky přirozeným vlastnostem ochrany proti hmyzu je ve stavebnictví rozšířenější.
5. Potravinářský a farmaceutický průmysl
Deriváty celulózy, jako je karboxymethylcelulóza (CMC) a methylcelulóza (MC), mají také důležité aplikace v potravinářském a farmaceutickém průmyslu. Karboxymethylcelulóza je široce používána jako zahušťovadlo, stabilizátor a emulgátor v potravinách, zatímco methylcelulóza se často používá jako dezintegrační činidlo v tabletách díky své dobré přilnavosti a biokompatibilitě. Kromě toho lze celulózu také přidávat do potravin jako vlákninu, která lidem pomáhá zlepšit zdraví střev.
6. Kosmetický průmysl
Celulóza se často používá jako zahušťovadlo a stabilizátor v kosmetice. Například běžná karboxymethylcelulóza a mikrokrystalická celulóza mohou zvýšit viskozitu a stabilitu kosmetiky a vyhnout se stratifikaci přísad. Kromě toho je celulóza díky rozložitelnosti a netoxicitě vhodná pro použití v čisticích produktech, produktech péče o pleť a make-upu.
7. Ekologické materiály a filtrační materiály
Díky porézní struktuře a dobré adsorpci celulózy se stále častěji používá ve filtračních materiálech. Celulózové membrány a celulózová nanovlákna se používají při filtraci vzduchu, úpravě vody a čištění průmyslových odpadních vod. Celulózové filtrační materiály mohou nejen odstraňovat suspendované částice, ale také adsorbovat škodlivé látky, s výhodami vysoké účinnosti a ochrany životního prostředí. Kromě toho má aplikační výzkum celulózových nanovláken velký potenciál v budoucím průmyslu filtrace a ochrany životního prostředí.
8. Energetické pole
Celulózová biomasa také přitahuje velkou pozornost v energetické oblasti. Celulóza může produkovat obnovitelnou energii, jako je bioetanol a bionafta, prostřednictvím biologického rozkladu a fermentace. Produkty spalování energie z biomasy jsou ve srovnání s petrochemickou energetikou relativně ekologické a v souladu s koncepcí udržitelného rozvoje. Technologie výroby celulózového biopaliva se postupně zlepšuje a poskytuje nové možnosti pro čistou energii do budoucna.
9. Aplikace nanotechnologií
Celulózová nanovlákna (CNF) jsou v posledních letech významným pokrokem ve výzkumu celulózy. Díky své vysoké pevnosti, nízké hustotě a dobré biokompatibilitě jsou široce používány v různých kompozitních materiálech. Přídavek celulózových nanovláken může výrazně zlepšit mechanické vlastnosti kompozitních materiálů a ve srovnání s jinými nanomateriály jsou celulózová nanovlákna obnovitelná a biologicky odbouratelná, takže mají velký potenciál v elektronických zařízeních, senzorech, lékařských implantátech a vysoce výkonných materiálech.
10. Technologie tisku a inkoustové tiskárny
V technologii tisku a inkoustových tiskáren se deriváty celulózy používají ke zlepšení tekutosti a adsorpce inkoustů, díky čemuž je efekt tisku jednotnější. V inkoustech pro inkoustový tisk může celulóza učinit barvy plnějšími a jasnějšími. Kromě toho může průhlednost a pevnost celulózy zlepšit kvalitu potištěného papíru a snížit difúzi inkoustu, čímž se tištěné produkty stanou vyšší kvalitou.
Jako obnovitelný a rozložitelný přírodní polymerní materiál se celulóza stala jedním z důležitých materiálů v moderní výrobě. Jeho široké použití v různých oblastech ukazuje jeho rozmanitost a ochranu životního prostředí a podporuje zelenou transformaci mnoha průmyslových odvětví. V budoucnu, s neustálým rozvojem vědy a techniky a průlomem v nanotechnologii celulózy, bude aplikace celulózy více diverzifikovaná.
Čas odeslání: List-01-2024