በዲኤስ እና በሶዲየም ሲኤምሲ ሞለኪውላዊ ክብደት መካከል ያለው ግንኙነት ምንድነው?

ሶዲየም ካርቦክሲሚል ሴሉሎስ (ሲኤምሲ) ሁለገብ ውሃ-የሚሟሟ ፖሊመር ከሴሉሎስ የተገኘ፣ በተፈጥሮ የተገኘ ፖሊሶካካርዴ በእጽዋት ሴል ግድግዳዎች ውስጥ የሚገኝ ነው። በልዩ ንብረቶቹ እና አሠራሩ ምክንያት በተለያዩ ኢንዱስትሪዎች ማለትም ምግብ፣ ፋርማሲዩቲካልስ፣ መዋቢያዎች፣ ጨርቃጨርቅ እና ዘይት ቁፋሮዎች በስፋት ጥቅም ላይ ይውላል።

የሶዲየም ሲኤምሲ አወቃቀር እና ባህሪዎች

ሲኤምሲ በሴሉሎስ ኬሚካላዊ ማሻሻያ የተዋሃደ ሲሆን በውስጡም ካርቦክሲሚትል ቡድኖች (-CH2-COOH) በሴሉሎስ የጀርባ አጥንት ላይ በኤቲሪፊኬሽን ወይም በማጣራት ምላሾች ይተዋወቃሉ። የመተካት ደረጃ (ዲ.ኤስ.) በሴሉሎስ ሰንሰለት ውስጥ በአንድ የግሉኮስ ክፍል ውስጥ ያለውን አማካይ የካርቦቢሜቲል ቡድኖችን ያመለክታል። እንደ የሲኤምሲ ውህደት ሁኔታዎች እና ተፈላጊ ባህሪያት ላይ በመመስረት የዲኤስ እሴቶች ከ0.2 እስከ 1.5 ይደርሳሉ።

የሲኤምሲ ሞለኪውላዊ ክብደት የፖሊሜር ሰንሰለቶች አማካኝ መጠንን የሚያመለክት ሲሆን እንደ ሴሉሎስ ምንጭ፣ የመዋሃድ ዘዴ፣ የምላሽ ሁኔታዎች እና የመንጻት ቴክኒኮች ላይ በመመስረት በከፍተኛ ሁኔታ ሊለያይ ይችላል። ሞለኪውላዊ ክብደት ብዙውን ጊዜ እንደ ቁጥር-አማካኝ ሞለኪውላዊ ክብደት (Mn)፣ የክብደት-አማካኝ ሞለኪውላዊ ክብደት (Mw) እና viscosity-አማካኝ ሞለኪውላዊ ክብደት (Mv) ባሉ ግቤቶች ይገለጻል።

የሶዲየም ሲኤምሲ ውህደት;

የሲኤምሲ ውህደት በተለምዶ የሴሉሎስን ምላሽ ከሶዲየም ሃይድሮክሳይድ (NaOH) እና ክሎሮአክቲክ አሲድ (ClCH2COOH) ወይም የሶዲየም ጨው (NaClCH2COOH) ጋር ያካትታል። ምላሹ የሚካሄደው በኒውክሊዮፊል መተካት ሲሆን በሴሉሎስ የጀርባ አጥንት ላይ የሚገኙት የሃይድሮክሳይል ቡድኖች (-OH) ከክሎሮአክቲል ቡድኖች (-ClCH2COOH) ጋር ምላሽ ሲሰጡ የካርቦክሲሚል ቡድኖችን (-CH2-COOH) ይመሰርታሉ።

የCMC DS የክሎሮአክቲክ አሲድ የሞላር ሬሾን ከሴሉሎስ፣ የምላሽ ጊዜ፣ የሙቀት መጠን፣ ፒኤች እና ሌሎች መለኪያዎች በማስተካከል መቆጣጠር ይቻላል። ከፍ ያለ የ DS እሴቶች ብዙውን ጊዜ በከፍተኛ የክሎሮአክቲክ አሲድ ክምችት እና ረዘም ያለ ምላሽ ጊዜዎች ይሳካል።

የሲኤምሲ ሞለኪውላዊ ክብደት በተለያዩ ምክንያቶች ተጽዕኖ ይደረግበታል, ይህም የመነሻ ሴሉሎስ ቁሳቁስ ሞለኪውላዊ ክብደት ስርጭት, በሚዋሃዱበት ጊዜ የመበላሸት መጠን እና የሲኤምሲ ሰንሰለቶች ፖሊሜራይዜሽን ደረጃን ጨምሮ. የተለያዩ የማዋሃድ ዘዴዎች እና የምላሽ ሁኔታዎች ሲኤምሲን በተለያዩ የሞለኪውላዊ ክብደት ስርጭቶች እና አማካይ መጠኖች ሊያስከትሉ ይችላሉ።

በዲኤስ እና በሞለኪውላር ክብደት መካከል ያለው ግንኙነት፡-

በመተካት ደረጃ (ዲኤስ) እና በሶዲየም ካርቦክሲሜቲል ሴሉሎስ (ሲኤምሲ) ሞለኪውላዊ ክብደት መካከል ያለው ግንኙነት ውስብስብ እና ከሲኤምሲ ውህደት፣ መዋቅር እና ባህሪያት ጋር በተያያዙ በርካታ ምክንያቶች ተጽዕኖ ይደረግበታል።

1. የ DS በሞለኪውላዊ ክብደት ላይ ያለው ተጽእኖ፡-
   • ከፍ ያለ የ DS እሴቶች በአጠቃላይ ከሲኤምሲ ዝቅተኛ ሞለኪውላዊ ክብደቶች ጋር ይዛመዳሉ። ይህ የሆነበት ምክንያት ከፍ ያለ የ DS እሴቶች የካርቦክሲሜቲል ቡድኖችን በሴሉሎስ የጀርባ አጥንት ላይ የመተካት ከፍተኛ ደረጃን ያመለክታሉ ፣ ይህም ወደ አጭር ፖሊመር ሰንሰለቶች እና ዝቅተኛ ሞለኪውላዊ ክብደቶች በአማካይ።
   • የካርቦክሲሜቲል ቡድኖች መግቢያ በሴሉሎስ ሰንሰለቶች መካከል ያለውን የ intermolecular ሃይድሮጂን ትስስር ይረብሸዋል ፣ በዚህም ምክንያት በሰንሰለት መቆራረጥ እና በተዋሃዱ ጊዜ መሰባበር ያስከትላል። ይህ የማሽቆልቆል ሂደት የሲኤምሲ ሞለኪውላዊ ክብደት እንዲቀንስ ሊያደርግ ይችላል፣ በተለይም በከፍተኛ የ DS እሴቶች እና የበለጠ ሰፊ ምላሽ።
   • በተቃራኒው ዝቅተኛ የ DS እሴቶች ከረጅም ፖሊመር ሰንሰለቶች እና በአማካይ ከፍ ያለ ሞለኪውላዊ ክብደቶች ጋር የተቆራኙ ናቸው. ይህ የሆነበት ምክንያት ዝቅተኛ የመተካት ደረጃዎች በአንድ የግሉኮስ ክፍል ውስጥ አነስተኛ የካርቦክሲሚትል ቡድኖች ስለሚያስከትሉ ረዘም ያለ የሴሉሎስ ሰንሰለቶች ያልተሻሻሉ ክፍሎች እንዲቆዩ ያስችላቸዋል።
2. የሞለኪውላር ክብደት በዲኤስ ላይ የሚያሳድረው ተጽዕኖ፡-
   • የሲኤምሲ ሞለኪውላዊ ክብደት በተዋሃደ ጊዜ የተገኘውን የመተካት ደረጃ ላይ ተጽእኖ ሊያሳድር ይችላል. ከፍ ያለ የሴሉሎስ ሞለኪውላዊ ክብደቶች ለካርቦክሲሜይሊሽን ግብረመልሶች የበለጠ ምላሽ ሰጪ ቦታዎችን ሊሰጡ ይችላሉ፣ ይህም በተወሰኑ ሁኔታዎች ውስጥ ከፍተኛ የመተካት ደረጃ እንዲኖር ያስችላል።
   • ነገር ግን፣ ከመጠን በላይ ከፍ ያለ የሴሉሎስ ሞለኪውላዊ ክብደቶች የሃይድሮክሳይል ቡድኖችን ለመተካት ምላሽ እንዳይሰጡ እንቅፋት ሊሆን ይችላል፣ ይህም ወደ ያልተሟላ ወይም ውጤታማ ያልሆነ ካርቦክሲሜላይዜሽን እና ዝቅተኛ የዲኤስ እሴቶችን ያስከትላል።
   • በተጨማሪም የመነሻ ሴሉሎስ ቁሳቁስ ሞለኪውላዊ ክብደት ስርጭት በውጤቱ የሲኤምሲ ምርት ውስጥ የዲኤስ እሴቶች ስርጭት ላይ ተጽእኖ ሊያሳድር ይችላል። በሞለኪውላዊ ክብደት ውስጥ ያሉ ሄትሮጂኒቲቲዎች በተዋሃዱ ጊዜ የእንቅስቃሴ እና የመተካት ውጤታማነት ልዩነቶችን ሊያስከትሉ ይችላሉ ፣ ይህም በመጨረሻው የCMC ምርት ውስጥ ሰፊ የ DS እሴቶችን ያስከትላል።

የዲኤስ እና ሞለኪውላር ክብደት በሲኤምሲ ንብረቶች እና አፕሊኬሽኖች ላይ የሚያሳድረው ተጽእኖ፡-

1. ሪዮሎጂካል ባህርያት፡-
   • የሲኤምሲ የመተካት ደረጃ (ዲኤስ) እና ሞለኪውላዊ ክብደት viscosity፣ ሸለተ ቀጭን ባህሪ እና ጄል መፈጠርን ጨምሮ በሪዮሎጂካል ባህሪያቱ ላይ ተጽእኖ ሊያሳድር ይችላል።
   • ከፍ ያለ የ DS እሴቶች ባጠቃላይ ዝቅተኛ viscosities እና የበለጠ pseudoplastic (ሼር ቀጭን) ባህሪ ያስከትላሉ አጭር ፖሊመር ሰንሰለቶች እና የተቀነሰ የሞለኪውላዊ ጥልፍልፍ.
   • በተቃራኒው ዝቅተኛ የ DS እሴቶች እና ከፍተኛ ሞለኪውላዊ ክብደቶች viscosity እንዲጨምሩ እና የሲኤምሲ መፍትሄዎችን pseudoplastic ባህሪን ያሳድጋሉ, ይህም የተሻሻሉ ውፍረት እና እገዳ ባህሪያትን ያመጣል.
2. የውሃ መሟሟት እና እብጠት ባህሪ;
   • ከፍ ያለ የዲኤስ እሴት ያለው ሲኤምሲ በፖሊመር ሰንሰለቶች ላይ ባለው ከፍተኛ የሃይድሮፊል ካርቦክሲሚትል ቡድኖች ክምችት ምክንያት የበለጠ የውሃ መሟሟትን እና ፈጣን የእርጥበት መጠንን ያሳያል።
   • ነገር ግን፣ ከመጠን በላይ ከፍ ያለ የዲኤስ እሴቶች የውሃ መሟሟትን መቀነስ እና የጄል መፈጠርን ሊጨምሩ ይችላሉ፣ በተለይም በከፍተኛ መጠን ወይም መልቲቫለንት cations ባሉበት።
   • የሲኤምሲ ሞለኪውላዊ ክብደት በእብጠት ባህሪው እና በውሃ ማቆየት ባህሪያቱ ላይ ተጽእኖ ሊያሳድር ይችላል. ከፍ ያለ ሞለኪውላዊ ክብደቶች በአጠቃላይ ቀርፋፋ የእርጥበት መጠን እና ከፍተኛ የውሃ ማቆየት አቅምን ያስገኛሉ፣ ይህም ዘላቂ መለቀቅ ወይም እርጥበት መቆጣጠር በሚፈልጉ መተግበሪያዎች ላይ ጠቃሚ ሊሆን ይችላል።
3. ፊልም-መቅረጽ እና መከላከያ ባህሪያት፡-
   • ከመፍትሄዎች ወይም ከተበታተኑ የተፈጠሩ የሲኤምሲ ፊልሞች በኦክሲጅን፣ በእርጥበት እና በሌሎች ጋዞች ላይ የመከላከያ ባህሪያትን ያሳያሉ፣ ይህም ለማሸጊያ እና ለሽፋን አፕሊኬሽኖች ተስማሚ ያደርጋቸዋል።
   • የሲኤምሲ ዲኤስ እና ሞለኪውላዊ ክብደት በውጤቱ ፊልሞች የሜካኒካል ጥንካሬ፣ ተለዋዋጭነት እና መተላለፊያ ላይ ተጽእኖ ሊያሳድር ይችላል። ከፍ ያለ የዲኤስ እሴቶች እና ዝቅተኛ ሞለኪውላዊ ክብደቶች በአጫጭር ፖሊመር ሰንሰለቶች እና በተቀነሰ የኢንተርሞለኪውላር መስተጋብር ምክንያት ዝቅተኛ የመሸከምና ጥንካሬ እና ከፍተኛ የመተላለፊያ ችሎታ ያላቸው ፊልሞችን ሊመሩ ይችላሉ።
4. በተለያዩ ኢንዱስትሪዎች ውስጥ ማመልከቻዎች;
   • የተለያዩ የዲኤስ እሴቶች እና ሞለኪውላዊ ክብደቶች ያሉት ሲኤምሲ በተለያዩ ኢንዱስትሪዎች ውስጥ ምግብ፣ ፋርማሲዩቲካል፣ መዋቢያዎች፣ ጨርቃ ጨርቅ እና ዘይት ቁፋሮዎችን ጨምሮ አፕሊኬሽኖችን ያገኛል።
   • በምግብ ኢንዱስትሪው ውስጥ፣ ሲኤምሲ እንደ ማቀፊያ፣ ማረጋጊያ እና ኢሚልሲፋየር እንደ ሶስ፣ አልባሳት እና መጠጦች ባሉ ምርቶች ላይ ጥቅም ላይ ይውላል። የCMC ደረጃ ምርጫ የሚወሰነው በመጨረሻው ምርት በሚፈለገው ሸካራነት፣ አፍ ስሜት እና የመረጋጋት መስፈርቶች ላይ ነው።
   • በመድኃኒት ቀመሮች ውስጥ፣ ሲኤምሲ በጡባዊ ተኮዎች፣ እንክብሎች እና የአፍ ውስጥ እገዳዎች ውስጥ እንደ ማያያዣ፣ መበታተን እና ፊልም መስራች ወኪል ሆኖ ያገለግላል። የሲኤምሲ ዲኤስ እና ሞለኪውላዊ ክብደት የመድኃኒት ልቀት ኪነቲክስ፣ ባዮአቫይልነት እና የታካሚን ተገዢነት ላይ ተጽእኖ ሊያሳድር ይችላል።
   • በኮስሞቲክስ ኢንደስትሪ ሲኤምሲ በክሬም፣ በሎሽን እና ለፀጉር እንክብካቤ ምርቶች እንደ ውፍረት፣ ማረጋጊያ እና እርጥበት ማድረቂያ ጥቅም ላይ ይውላል። የCMC ደረጃ ምርጫ እንደ ሸካራነት፣ መስፋፋት እና የስሜት ህዋሳት ባህሪያት ላይ ይመረኮዛል።
   • በነዳጅ ቁፋሮ ኢንዱስትሪ ውስጥ፣ ሲኤምሲ ፈሳሾችን ለመቆፈር እንደ ቪስኮስፋይፋየር፣ ፈሳሽ ኪሳራ መቆጣጠሪያ ወኪል እና የሼል መከላከያ ጥቅም ላይ ይውላል። የ DS እና ሞለኪውላዊ ክብደት CMC የጉድጓድ ቦረቦረ መረጋጋትን በመጠበቅ ፣ፈሳሽ ብክነትን በመቆጣጠር እና የሸክላ እብጠትን በመከልከል አፈፃፀሙን ሊጎዳ ይችላል።

ማጠቃለያ፡-

በመተካት ደረጃ (ዲኤስ) እና በሶዲየም ካርቦክሲሜቲል ሴሉሎስ (ሲኤምሲ) ሞለኪውላዊ ክብደት መካከል ያለው ግንኙነት ውስብስብ እና ከሲኤምሲ ውህደት፣ መዋቅር እና ባህሪያት ጋር በተያያዙ በርካታ ምክንያቶች ተጽዕኖ ይደረግበታል። ከፍ ያለ የ DS እሴቶች በአጠቃላይ ከሲኤምሲ ዝቅተኛ ሞለኪውላዊ ክብደቶች ጋር ይዛመዳሉ፣ ዝቅተኛ የ DS እሴቶች እና ከፍተኛ ሞለኪውላዊ ክብደቶች ረዘም ያለ ፖሊመር ሰንሰለቶችን እና በአማካይ ከፍ ያለ ሞለኪውላዊ ክብደቶችን ያስገኛሉ። ይህንን ግንኙነት መረዳት የCMC ባህሪያትን እና አፈጻጸምን ለማመቻቸት በተለያዩ ኢንዱስትሪዎች ውስጥ ምግብ፣ ፋርማሲዩቲካል፣ መዋቢያዎች፣ ጨርቃጨርቅ እና ዘይት ቁፋሮዎችን ጨምሮ። ተጨማሪ የምርምር እና የእድገት ጥረቶች መሰረታዊ ስልቶችን ለማብራራት እና የሲኤምሲ ውህደት እና ባህሪን ለተወሰኑ አፕሊኬሽኖች ከተበጁ ዲኤስ እና ሞለኪውላዊ ክብደት ስርጭቶች ጋር ለማመቻቸት ያስፈልጋል።