Якая сувязь паміж DS і малекулярнай масай натрыю CMC

Натрыевая карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) - гэта універсальны водарастваральны палімер, які атрымліваецца з цэлюлозы, прыроднага поліцукрыду, які змяшчаецца ў клеткавых сценках раслін. Ён шырока выкарыстоўваецца ў розных галінах прамысловасці, уключаючы харчовую, фармацэўтычную, касметычную, тэкстыльную і нафтаздабыўную, дзякуючы сваім унікальным уласцівасцям і функцыянальнасці.

Структура і ўласцівасці КМЦ натрыю:

CMC сінтэзуецца шляхам хімічнай мадыфікацыі цэлюлозы, пры якой карбоксиметильные групы (-CH2-COOH) уводзяцца ў аснову цэлюлозы праз рэакцыі этэрыфікацыі або этэрыфікацыі. Ступень замяшчэння (DS) адносіцца да сярэдняй колькасці карбоксиметильных груп на адзінку глюкозы ў ланцугу цэлюлозы. Значэнні DS звычайна вар'іруюцца ад 0,2 да 1,5, у залежнасці ад умоў сінтэзу і жаданых уласцівасцяў CMC.

Малекулярная маса CMC адносіцца да сярэдняга памеру палімерных ланцугоў і можа значна адрознівацца ў залежнасці ад такіх фактараў, як крыніца цэлюлозы, метад сінтэзу, умовы рэакцыі і метады ачысткі. Малекулярная маса часта характарызуецца такімі параметрамі, як сярэднелікая малекулярная маса (Mn), сярэднемасавая малекулярная маса (Mw) і сярэдневязкасць малекулярная маса (Mv).

Сінтэз натрыю CMC:

Сінтэз CMC звычайна ўключае ў сябе рэакцыю цэлюлозы з гідраксідам натрыю (NaOH) і хлоруксусной кіслатой (ClCH2COOH) або яе натрыевай соллю (NaClCH2COOH). Рэакцыя працякае праз нуклеафільнае замяшчэнне, дзе гідраксільныя групы (-OH) на цэлюлозным асновы рэагуюць з хлорацэтыльнымі групамі (-ClCH2COOH) з адукацыяй карбоксиметильных груп (-CH2-COOH).

DS CMC можна кантраляваць, рэгулюючы малярныя адносіны хлоруксусной кіслаты да цэлюлозы, час рэакцыі, тэмпературу, pH і іншыя параметры падчас сінтэзу. Больш высокія значэнні DS звычайна дасягаюцца пры больш высокіх канцэнтрацыях хлоруксусной кіслаты і больш працяглым часе рэакцыі.

На малекулярную масу КМЦ уплываюць розныя фактары, у тым ліку размеркаванне малекулярнай масы зыходнага матэрыялу цэлюлозы, ступень дэградацыі падчас сінтэзу і ступень полімерызацыі ланцугоў КМЦ. Розныя метады сінтэзу і ўмовы рэакцыі могуць прывесці да КМЦ з розным размеркаваннем малекулярнай масы і сярэднімі памерамі.

Адносіны паміж DS і малекулярнай масай:

Узаемасувязь паміж ступенню замяшчэння (DS) і малекулярнай масай натрыевай карбаксіметылцэлюлозы (CMC) з'яўляецца складанай і залежыць ад шматлікіх фактараў, звязаных з сінтэзам, структурай і ўласцівасцямі CMC.

1. Уплыў DS на малекулярную масу:
   • Больш высокія значэння DS звычайна адпавядаюць меншай малекулярнай масе CMC. Гэта тлумачыцца тым, што больш высокія значэнні DS паказваюць на большую ступень замяшчэння карбоксиметильных груп на аснову цэлюлозы, што прыводзіць да больш кароткіх палімерных ланцугоў і меншай малекулярнай масы ў сярэднім.
   • Увядзенне карбаксіметыльных груп парушае міжмалекулярныя вадародныя сувязі паміж цэлюлознымі ланцугамі, што прыводзіць да разрыву і фрагментацыі ланцуга падчас сінтэзу. Гэты працэс дэградацыі можа прывесці да зніжэння малекулярнай масы CMC, асабліва пры больш высокіх значэннях DS і больш шырокіх рэакцыях.
   • І наадварот, больш нізкія значэнні DS звязаны з больш доўгімі палімернымі ланцугамі і больш высокай малекулярнай масай у сярэднім. Гэта адбываецца таму, што больш нізкія ступені замяшчэння прыводзяць да меншай колькасці карбаксіметыльных груп на адзінку глюкозы, што дазваляе больш доўгім сегментам немадыфікаваных цэлюлозных ланцугоў заставацца непашкоджанымі.
2. Уплыў малекулярнай масы на DS:
   • Малекулярная маса CMC можа ўплываць на ступень замяшчэння, якая дасягаецца падчас сінтэзу. Больш высокія малекулярныя масы цэлюлозы могуць забяспечыць больш рэактыўныя месцы для рэакцый карбаксіметылявання, што дазваляе дасягнуць больш высокай ступені замяшчэння пры пэўных умовах.
   • Аднак празмерна высокая малекулярная маса цэлюлозы можа таксама перашкаджаць даступнасці гідраксільных груп для рэакцый замяшчэння, што прыводзіць да няпоўнага або неэфектыўнага карбаксіметылявання і зніжэння значэнняў DS.
   • Акрамя таго, размеркаванне малекулярнай масы зыходнага цэлюлознага матэрыялу можа паўплываць на размеркаванне значэнняў DS у атрыманым прадукце CMC. Неаднастайнасць малекулярнай масы можа прывесці да змены рэакцыйнай здольнасці і эфектыўнасці замяшчэння падчас сінтэзу, што прыводзіць да больш шырокага дыяпазону значэнняў DS у канчатковым прадукце CMC.

Уплыў DS і малекулярнай масы на ўласцівасці і прымяненне CMC:

1. реологические ўласцівасці:
   • Ступень замяшчэння (DS) і малекулярная маса CMC могуць уплываць на яе рэалагічныя ўласцівасці, у тым ліку на глейкасць, разрэджванне пры зруху і адукацыю геля.
   • Больш высокія значэнні DS звычайна прыводзяць да больш нізкай глейкасці і больш псеўдапластычных паводзін (разрэджванне пры зруху) з-за больш кароткіх палімерных ланцугоў і зніжэння малекулярнага зблытвання.
   • І наадварот, меншыя значэнні DS і больш высокія малекулярныя масы, як правіла, павялічваюць глейкасць і ўзмацняюць псеўдапластычныя паводзіны раствораў CMC, што прыводзіць да паляпшэння згушчэння і суспензійных уласцівасцей.
2. Растваральнасць у вадзе і набраканне:
   • КМЦ з больш высокімі значэннямі DS, як правіла, дэманструе большую растваральнасць у вадзе і больш высокую хуткасць гідратацыі з-за больш высокай канцэнтрацыі гідрафільных карбоксиметильных груп уздоўж палімерных ланцугоў.
   • Аднак празмерна высокія значэнні DS могуць таксама прывесці да зніжэння растваральнасці ў вадзе і павелічэння адукацыі геля, асабліва пры высокіх канцэнтрацыях або ў прысутнасці шматвалентных катыёнаў.
   • Малекулярная маса КМЦ можа ўплываць на яе набраканне і ўласцівасці ўтрымліваць ваду. Больш высокая малекулярная маса звычайна прыводзіць да больш нізкай хуткасці гідратацыі і большай здольнасці ўтрымліваць ваду, што можа быць выгадна ў прымяненнях, якія патрабуюць працяглага вызвалення або кантролю вільготнасці.
3. Плёнкава-ўтваральныя і бар'ерныя ўласцівасці:
   • Плёнкі CMC, створаныя з раствораў або дысперсій, праяўляюць бар'ерныя ўласцівасці супраць кіслароду, вільгаці і іншых газаў, што робіць іх прыдатнымі для ўпакоўкі і нанясення пакрыццяў.
   • DS і малекулярная маса КМЦ могуць уплываць на механічную трываласць, гнуткасць і пранікальнасць атрыманых плёнак. Больш высокія значэнні DS і больш нізкія малекулярныя масы могуць прывесці да плёнак з меншай трываласцю на расцяжэнне і больш высокай пранікальнасцю з-за больш кароткіх палімерных ланцугоў і зніжэння міжмалекулярных узаемадзеянняў.
4. Прымяненне ў розных галінах:
   • КМЦ з рознымі значэннямі DS і малекулярнай масай знаходзяць прымяненне ў розных галінах прамысловасці, у тым ліку ў харчовай, фармацэўтычнай, касметычнай, тэкстыльнай і нафтавай бурэннях.
   • У харчовай прамысловасці CMC выкарыстоўваецца ў якасці загушчальніка, стабілізатара і эмульгатора ў такіх прадуктах, як соусы, запраўкі і напоі. Выбар маркі CMC залежыць ад жаданай тэкстуры, адчування ў роце і патрабаванняў да стабільнасці канчатковага прадукту.
   • У фармацэўтычных складах КМЦ служыць злучным рэчывам, дэзінтэгратарам і пленкаўтваральнікам у таблетках, капсулах і пероральных завісях. DS і малекулярная маса CMC могуць уплываць на кінэтыку вызвалення лекаў, біялагічную даступнасць і захаванне пацыентам рэжыму.
   • У касметычнай прамысловасці CMC выкарыстоўваецца ў крэмах, ласьёнах і сродках па догляду за валасамі ў якасці загушчальніка, стабілізатара і ўвільгатняльніка. Выбар маркі CMC залежыць ад такіх фактараў, як тэкстура, расцякальнасць і сэнсарныя характарыстыкі.
   • У буравой прамысловасці КМЦ выкарыстоўваецца ў буравых растворах як загуститель, сродак для кантролю страты вадкасці і інгібітар сланцаў. DS і малекулярная маса КМЦ могуць уплываць на яе прадукцыйнасць у падтрыманні стабільнасці свідравіны, кантролі страты вадкасці і інгібіраванні набракання гліны.

Выснова:

Узаемасувязь паміж ступенню замяшчэння (DS) і малекулярнай масай натрыевай карбаксіметылцэлюлозы (CMC) з'яўляецца складанай і залежыць ад шматлікіх фактараў, звязаных з сінтэзам, структурай і ўласцівасцямі CMC. Больш высокія значэнні DS звычайна адпавядаюць больш нізкай малекулярнай масе CMC, у той час як больш нізкія значэнні DS і больш высокая малекулярная маса, як правіла, прыводзяць да больш доўгіх палімерных ланцугоў і большай малекулярнай масы ў сярэднім. Разуменне гэтай ўзаемасувязі мае вырашальнае значэнне для аптымізацыі ўласцівасцей і прадукцыйнасці КМЦ у розных галінах прамысловасці, уключаючы харчовую, фармацэўтычную, касметычную, тэкстыльную і нафтаздабываючую прамысловасць. Неабходныя далейшыя даследаванні і распрацоўкі для высвятлення механізмаў, якія ляжаць у аснове, і аптымізацыі сінтэзу і характарыстыкі CMC з адаптаваным DS і размеркаваннем малекулярнай масы для канкрэтных прыкладанняў.