Карбоксиметил целулоза (CMC) и хидроксиетил целулоза (HEC) са две често срещани целулозни производни, които се използват широко в храните, медицината, козметиката, строителните материали и други области. Въпреки че и двете са получени от естествена целулоза и получени чрез химическа модификация, има очевидни разлики в химичната структура, физикохимичните свойства, областите на приложение и функционалните ефекти.
1. Химическа структура
Основната структурна характеристика на карбоксиметилцелулозата (CMC) е, че хидроксилните групи на целулозните молекули са заменени с карбоксиметилови (-CH2COOH) групи. Тази химическа модификация прави CMC изключително водоразтворим, особено във вода, за да образува вискозен колоиден разтвор. Вискозитетът на неговия разтвор е тясно свързан със степента му на заместване (т.е. степента на карбоксиметилово заместване).
Хидроксиетил целулоза (HEC) се образува чрез заместване на хидроксилните групи в целулозата с хидроксиетил (-CH2CH2OH). Хидроксиетиловата група в молекулата на HEC повишава водоразтворимостта и хидрофилността на целулозата и може да образува гел при определени условия. Тази структура позволява на HEC да покаже добри ефекти на сгъстяване, суспензия и стабилизиране във воден разтвор.
2. Физични и химични свойства
Разтворимост във вода:
CMC може да бъде напълно разтворен както в студена, така и в гореща вода, за да се образува прозрачен или полупрозрачен колоиден разтвор. Неговият разтвор има висок вискозитет и вискозитетът се променя в зависимост от температурата и pH стойността. HEC може също да се разтваря в студена и гореща вода, но в сравнение с CMC скоростта на разтваряне е по-бавна и отнема повече време, за да се образува еднороден разтвор. Вискозитетът на разтвора на HEC е относително нисък, но има по-добра солеустойчивост и стабилност.
Регулиране на вискозитета:
Вискозитетът на CMC лесно се влияе от стойността на pH. Обикновено е по-висок при неутрални или алкални условия, но вискозитетът ще бъде значително намален при силни киселинни условия. Вискозитетът на HEC се влияе по-малко от стойността на pH, има по-широк диапазон на стабилност на pH и е подходящ за приложения при различни киселинни и алкални условия.
Устойчивост на сол:
CMC е силно чувствителен към сол и наличието на сол значително ще намали вискозитета на неговия разтвор. HEC, от друга страна, проявява силна солеустойчивост и все още може да поддържа добър сгъстяващ ефект в среда с високо съдържание на сол. Следователно HEC има очевидни предимства в системи, които изискват използването на соли.
3. Области на приложение
Хранителна промишленост:
CMC се използва широко в хранително-вкусовата промишленост като сгъстител, стабилизатор и емулгатор. Например, в продукти като сладолед, напитки, конфитюри и сосове, CMC може да подобри вкуса и стабилността на продукта. HEC се използва относително рядко в хранително-вкусовата промишленост и се използва главно в някои продукти със специални изисквания, като нискокалорични храни и специални хранителни добавки.
Медицина и козметика:
CMC често се използва за приготвяне на таблетки с продължително освобождаване на лекарства, очни течности и др., поради добрата си биосъвместимост и безопасност. HEC се използва широко в козметика като лосиони, кремове и шампоани поради отличните си филмообразуващи и овлажняващи свойства, които могат да осигурят добро усещане и овлажняващ ефект.
Строителни материали:
В строителните материали както CMC, така и HEC могат да се използват като сгъстители и задържащи вода, особено в материали на базата на цимент и гипс. HEC се използва по-широко в строителните материали поради добрата си устойчивост на сол и стабилност, което може да подобри строителните характеристики и издръжливостта на материалите.
Добив на масло:
При извличането на нефт CMC, като добавка за сондажна течност, може ефективно да контролира вискозитета и загубата на вода от калта. HEC, поради своята превъзходна солеустойчивост и свойства на сгъстяване, се превърна във важен компонент в химикалите за петролни находища, използвани в сондажни течности и флуиди за разбиване за подобряване на оперативната ефективност и икономически ползи.
4. Опазване на околната среда и биоразградимост
Както CMC, така и HEC се извличат от естествена целулоза и имат добра биоразградимост и екологичност. В естествената среда те могат да бъдат разградени от микроорганизми, за да произведат безвредни вещества като въглероден диоксид и вода, намалявайки замърсяването на околната среда. Освен това, тъй като са нетоксични и безвредни, те се използват широко в продукти, които влизат в пряк контакт с човешкото тяло, като храни, лекарства и козметика.
Въпреки че карбоксиметилцелулозата (CMC) и хидроксиетилцелулозата (HEC) са производни на целулозата, те имат значителни разлики в химичната структура, физикохимичните свойства, областите на приложение и функционалните ефекти. CMC се използва широко в храните, медицината, добива на нефт и други области поради високия си вискозитет и чувствителността към влиянията на околната среда. HEC обаче се използва по-широко в козметиката, строителните материали и т.н. поради отличната си солеустойчивост, стабилност и филмообразуващи свойства. Когато избирате да го използвате, е необходимо да изберете най-подходящото производно на целулозата според специфичния сценарий на приложение и трябва да постигнете най-добър ефект от употребата.
Време на публикуване: 21 август 2024 г