DS və Natrium CMC-nin molekulyar çəkisi arasında əlaqə nədir

Natrium karboksimetil selüloz (CMC) bitki hüceyrə divarlarında tapılan təbii polisaxarid olan sellülozadan əldə edilən çox yönlü suda həll olunan polimerdir. Unikal xassələri və funksiyalarına görə müxtəlif sənaye sahələrində, o cümlədən qida, əczaçılıq, kosmetika, tekstil, neft qazma sahələrində geniş istifadə olunur.

Natrium CMC-nin quruluşu və xüsusiyyətləri:

CMC selülozun kimyəvi modifikasiyası ilə sintez edilir, burada karboksimetil qrupları (-CH2-COOH) eterləşmə və ya esterləşmə reaksiyaları vasitəsilə sellüloza onurğasına daxil olur. Əvəzetmə dərəcəsi (DS) sellüloza zəncirində qlükoza vahidinə düşən karboksimetil qruplarının orta sayına aiddir. DS dəyərləri adətən CMC-nin sintez şərtlərindən və arzu olunan xassələrindən asılı olaraq 0,2 ilə 1,5 arasında dəyişir.

CMC-nin molekulyar çəkisi polimer zəncirlərinin orta ölçüsünə aiddir və selülozun mənbəyi, sintez üsulu, reaksiya şərtləri və təmizlənmə üsulları kimi amillərdən asılı olaraq əhəmiyyətli dərəcədə dəyişə bilər. Molekulyar çəki çox vaxt orta molekulyar çəki (Mn), çəki-orta molekulyar çəki (Mw) və özlülük-orta molekulyar çəki (Mv) kimi parametrlərlə xarakterizə olunur.

Natrium CMC sintezi:

CMC-nin sintezi adətən selülozun natrium hidroksid (NaOH) və xloroasetik turşu (ClCH2COOH) və ya onun natrium duzu (NaClCH2COOH) ilə reaksiyasını əhatə edir. Reaksiya nukleofilik əvəzetmə yolu ilə davam edir, burada selülozun onurğasındakı hidroksil qrupları (-OH) xloroasetil qrupları (-ClCH2COOH) ilə reaksiyaya girərək karboksimetil qrupları (-CH2-COOH) əmələ gətirir.

CMC-nin DS-i sintez zamanı xloroasetik turşunun sellülozaya molar nisbətini, reaksiya müddətini, temperaturu, pH-nı və digər parametrləri tənzimləməklə idarə oluna bilər. Daha yüksək DS dəyərləri adətən daha yüksək xloroasetik turşu konsentrasiyası və daha uzun reaksiya müddətləri ilə əldə edilir.

CMC-nin molekulyar çəkisi müxtəlif amillərdən, o cümlədən başlanğıc sellüloza materialının molekulyar çəkisinin paylanmasından, sintez zamanı parçalanma dərəcəsindən və CMC zəncirlərinin polimerləşmə dərəcəsindən təsirlənir. Müxtəlif sintez üsulları və reaksiya şərtləri müxtəlif molekulyar çəki paylamaları və orta ölçüləri olan CMC ilə nəticələnə bilər.

DS və Molekulyar Çəki Arasındakı Əlaqə:

Əvəzetmə dərəcəsi (DS) və natrium karboksimetil selülozun (CMC) molekulyar çəkisi arasındakı əlaqə mürəkkəbdir və CMC sintezi, quruluşu və xüsusiyyətləri ilə əlaqəli bir çox amillərdən təsirlənir.

1. DS-nin molekulyar çəkiyə təsiri:
   • Daha yüksək DS dəyərləri ümumiyyətlə CMC-nin aşağı molekulyar çəkilərinə uyğundur. Bunun səbəbi, daha yüksək DS dəyərləri, karboksimetil qruplarının selülozun onurğa sümüyünün üzərinə daha böyük dərəcədə əvəzlənməsini göstərir, bu da polimer zəncirlərinin qısalmasına və orta hesabla aşağı molekulyar çəkilərə səbəb olur.
   • Karboksimetil qruplarının daxil olması sellüloza zəncirləri arasında molekullararası hidrogen bağını pozur, nəticədə sintez zamanı zəncirin parçalanması və parçalanması baş verir. Bu deqradasiya prosesi xüsusilə yüksək DS dəyərlərində və daha geniş reaksiyalarda CMC-nin molekulyar çəkisinin azalmasına səbəb ola bilər.
   • Əksinə, aşağı DS dəyərləri orta hesabla daha uzun polimer zəncirləri və daha yüksək molekulyar çəkilərlə əlaqələndirilir. Bunun səbəbi, daha aşağı əvəzetmə dərəcələri qlükoza vahidi üçün daha az karboksimetil qrupları ilə nəticələnir və dəyişdirilməmiş selüloz zəncirlərinin daha uzun seqmentlərinin toxunulmaz qalmasına imkan verir.
2. Molekulyar Çəkinin DS-ə təsiri:
   • CMC-nin molekulyar çəkisi sintez zamanı əldə edilən əvəzetmə dərəcəsinə təsir göstərə bilər. Selülozun daha yüksək molekulyar çəkiləri müəyyən şərtlərdə daha yüksək dərəcədə əvəzlənməyə imkan verən karboksimetilləşmə reaksiyaları üçün daha reaktiv yerlər təmin edə bilər.
   • Bununla belə, sellülozun həddindən artıq yüksək molekulyar çəkiləri də hidroksil qruplarının əvəzetmə reaksiyaları üçün əlçatanlığına mane ola bilər ki, bu da natamam və ya səmərəsiz karboksimetilləşməyə və DS dəyərlərinin aşağı düşməsinə səbəb olur.
   • Bundan əlavə, başlanğıc sellüloza materialının molekulyar çəkisi paylanması nəticədə CMC məhsulunda DS dəyərlərinin paylanmasına təsir göstərə bilər. Molekulyar çəkidəki heterojenliklər sintez zamanı reaktivlik və əvəzetmə səmərəliliyində dəyişikliklərə səbəb ola bilər ki, bu da son CMC məhsulunda daha geniş diapazonlu DS dəyərlərinə gətirib çıxarır.

DS və Molekulyar Çəkinin CMC Xüsusiyyətlərinə və Tətbiqlərinə Təsiri:

1. Reoloji xüsusiyyətləri:
   • Əvəzetmə dərəcəsi (DS) və CMC-nin molekulyar çəkisi onun reoloji xassələrinə, o cümlədən özlülük, kəsmə incəlmə davranışı və gel əmələ gəlməsinə təsir göstərə bilər.
   • Daha yüksək DS dəyərləri ümumiyyətlə daha qısa polimer zəncirləri və azaldılmış molekulyar dolaşıq səbəbindən daha aşağı özlülük və daha psevdoplastik (kəsmə incəlmə) davranışı ilə nəticələnir.
   • Əksinə, aşağı DS dəyərləri və daha yüksək molekulyar çəkilər özlülüyünü artırır və CMC məhlullarının psevdoplastik davranışını artırır, qalınlaşma və asma xüsusiyyətlərinin yaxşılaşmasına səbəb olur.
2. Suda Həlletmə və Şişkinlik Davranışı:
   • Daha yüksək DS dəyərləri olan CMC, polimer zəncirləri boyunca hidrofilik karboksimetil qruplarının daha yüksək konsentrasiyası səbəbindən daha çox suda həllolma və daha sürətli nəmlənmə dərəcələri nümayiş etdirməyə meyllidir.
   • Bununla belə, həddindən artıq yüksək DS dəyərləri xüsusilə yüksək konsentrasiyalarda və ya çoxvalentli kationların iştirakı ilə suda həllolma qabiliyyətinin azalması və gel əmələ gəlməsinin artması ilə nəticələnə bilər.
   • CMC-nin molekulyar çəkisi onun şişmə davranışına və su tutma xüsusiyyətlərinə təsir göstərə bilər. Daha yüksək molekulyar çəkilər ümumiyyətlə daha yavaş nəmlənmə dərəcələri və daha çox su tutma qabiliyyəti ilə nəticələnir ki, bu da davamlı buraxılış və ya nəmə nəzarət tələb edən tətbiqlərdə faydalı ola bilər.
3. Film əmələ gətirmə və maneə xüsusiyyətləri:
   • Məhlullardan və ya dispersiyalardan əmələ gələn CMC filmləri oksigen, nəm və digər qazlara qarşı maneə xassələri nümayiş etdirir və onları qablaşdırma və örtük tətbiqləri üçün uyğun edir.
   • CMC-nin DS və molekulyar çəkisi yaranan filmlərin mexaniki gücünə, elastikliyinə və keçiriciliyinə təsir göstərə bilər. Daha yüksək DS dəyərləri və daha aşağı molekulyar çəkilər daha qısa polimer zəncirləri və azalmış molekullararası qarşılıqlı təsirlər səbəbindən daha aşağı çəkilmə gücü və daha yüksək keçiriciliyə malik filmlərə səbəb ola bilər.
4. Müxtəlif sənaye sahələrində tətbiqlər:
   • Fərqli DS dəyərlərinə və molekulyar çəkilərə malik CMC qida, əczaçılıq, kosmetika, tekstil və neft qazma kimi müxtəlif sənaye sahələrində tətbiqlər tapır.
   • Qida sənayesində CMC souslar, sarğılar və içkilər kimi məhsullarda qatılaşdırıcı, stabilizator və emulqator kimi istifadə olunur. CMC dərəcəsinin seçimi son məhsulun arzuolunan teksturasından, ağız hissiyatından və sabitlik tələblərindən asılıdır.
   • Əczaçılıq formulalarında CMC tabletlərdə, kapsullarda və oral süspansiyonlarda bağlayıcı, parçalayıcı və film əmələ gətirən agent kimi xidmət edir. DS və CMC-nin molekulyar çəkisi dərmanın buraxılma kinetikasına, bioavailability və xəstənin uyğunluğuna təsir göstərə bilər.
   • Kosmetika sənayesində CMC kremlər, losyonlar və saça qulluq məhsullarında qalınlaşdırıcı, stabilizator və nəmləndirici kimi istifadə olunur. CMC dərəcəsinin seçimi tekstura, yayılma qabiliyyəti və hiss atributları kimi amillərdən asılıdır.
   • Neft qazma sənayesində CMC qazma məhlullarında viskozifikator, maye itkisinə nəzarət agenti və şist inhibitoru kimi istifadə olunur. CMC-nin DS və molekulyar çəkisi onun quyu lüləsinin sabitliyini qorumaq, maye itkisinə nəzarət etmək və gil şişkinliyini maneə törətməkdə onun performansına təsir göstərə bilər.

Nəticə:

Əvəzetmə dərəcəsi (DS) və natrium karboksimetil selülozun (CMC) molekulyar çəkisi arasındakı əlaqə mürəkkəbdir və CMC sintezi, quruluşu və xüsusiyyətləri ilə əlaqəli bir çox amillərdən təsirlənir. Daha yüksək DS dəyərləri ümumiyyətlə CMC-nin aşağı molekulyar çəkilərinə uyğundur, aşağı DS dəyərləri və daha yüksək molekulyar çəkilər isə orta hesabla daha uzun polimer zəncirləri və daha yüksək molekulyar çəkilərlə nəticələnir. Bu əlaqəni başa düşmək qida, əczaçılıq, kosmetika, tekstil və neft qazması da daxil olmaqla müxtəlif sənaye sahələrində CMC-nin xüsusiyyətlərini və performansını optimallaşdırmaq üçün çox vacibdir. Əsas mexanizmləri aydınlaşdırmaq və xüsusi tətbiqlər üçün uyğunlaşdırılmış DS və molekulyar çəki paylamaları ilə CMC-nin sintezini və xarakteristikasını optimallaşdırmaq üçün əlavə tədqiqat və inkişaf səylərinə ehtiyac var.