كربوكسي ميثيل السليلوز (CMC) هو أحد مشتقات السليلوز القابلة للذوبان في الماء والذي يستخدم على نطاق واسع في مجموعة متنوعة من الصناعات، بما في ذلك الأغذية والأدوية والعناية الشخصية. تعد درجة الاستبدال (DS) معلمة مهمة تؤثر على خصائص CMC. في هذه المقالة، سنناقش تأثير DS على جودة كربوكسي ميثيل السليلوز.
أولا، من المهم أن نفهم ما هي درجة الاستبدال. تشير درجة الاستبدال إلى عدد مجموعات كربوكسي ميثيل لكل وحدة جلوكوز في سلسلة السليلوز. يتم إنتاج CMC عن طريق تفاعل السليلوز مع أحادي كلورو أسيتات الصوديوم وهيدروكسيد الصوديوم. خلال هذا التفاعل، يتم استبدال مجموعات الهيدروكسيل الموجودة في سلسلة السليلوز بمجموعات كربوكسي ميثيل. يمكن التحكم في درجة الاستبدال عن طريق تغيير ظروف التفاعل، مثل تركيز هيدروكسيد الصوديوم وأسيتات أحادي كلورو الصوديوم، وزمن التفاعل، ودرجة الحرارة.
يؤثر DS لـ CMC على خواصه الفيزيائية والكيميائية، مثل قابليته للذوبان واللزوجة والثبات الحراري. يتمتع CMC ذو DS المنخفض بدرجة أعلى من التبلور وأقل قابلية للذوبان في الماء من CMC ذو DS العالي. وذلك لأن مجموعات كربوكسي ميثيل في CMC ذات DS منخفضة تقع على سطح سلسلة السليلوز، مما يقلل من قابليتها للذوبان في الماء. في المقابل، فإن CMC مع DS مرتفع لديه بنية غير متبلورة وأكثر قابلية للذوبان في الماء من CMC مع DS منخفض.
تتأثر لزوجة CMC أيضًا بـ DS. تتمتع CMC ذات DS المنخفض بلزوجة أقل من CMC ذات DS العالي. وذلك لأن مجموعات كربوكسي ميثيل في CMC ذات DS منخفض تكون متباعدة بشكل أكبر، مما يقلل من التفاعل بين سلاسل السليلوز ويقلل اللزوجة. في المقابل، CMC مع DS عالية لديه لزوجة أعلى لأن مجموعات كربوكسي ميثيل أقرب إلى بعضها البعض، مما يزيد من التفاعل بين سلاسل السليلوز ويرفع اللزوجة.
بالإضافة إلى خصائصه الفيزيائية، يؤثر DS الخاص بـ CMC أيضًا على خواصه الكيميائية. يكون CMC ذو DS المنخفض أقل استقرارًا عند درجات الحرارة المرتفعة وقيم الأس الهيدروجيني مقارنة بـ CMC ذو DS المرتفع. وذلك لأن مجموعات الكربوكسيميثيل في CMC ذات DS المنخفض تكون أكثر عرضة للتحلل المائي ويمكن أن تتحلل في ظل ظروف قاسية. في المقابل، يكون CMC ذو DS العالي أكثر استقرارًا عند درجات الحرارة المرتفعة وقيم الأس الهيدروجيني لأن مجموعات كربوكسي ميثيل ترتبط بشكل أكثر إحكامًا بسلسلة السليلوز.
وقت النشر: 10 مارس 2023