Карбоксиметил целулозата (CMC) и метил целулозата (MC) са две целулозни производни, широко използвани в много индустрии. Въпреки че и двете са получени от естествена целулоза, поради различни процеси на химическа модификация, CMC и MC имат значителни разлики в химическата структура, физическите и химичните свойства и полетата на приложението.
1. Източник и основен преглед
Карбоксиметилцелулозата (СМС) се приготвя чрез реагиране на естествена целулоза с хлорооцетна киселина след лечение с алкали. Това е анионно водоразтворимо целулозно производно. CMC обикновено съществува под формата на натриева сол, така че се нарича още натриева карбоксиметил целулоза (Na-CMC). Поради добрата си функция за регулиране на разтворимостта и вискозитета, CMC се използва широко в хранителната, фармацевтичната, нефтената сондажа, текстилната и хартиената промишленост.
Метилцелулозата (MC) се получава чрез метилиране на целулоза с метил хлорид (или други метилиращи реагенти). Това е неионно целулозно производно. MC има свойства на термичен гел, разтворът се втвърдява при нагряване и се разтваря при охлаждане. Поради уникалните си имоти, MC се използва широко в строителните материали, фармацевтичните препарати, покритията, храните и други индустрии.
2. Химическа структура
Основната структура на CMC е въвеждането на карбоксиметилова група (–CH2COOH) в глюкозната единица на β-1,4-глюкозидната връзка на целулозата. Тази карбоксилна група го прави анионна. Молекулната структура на CMC има голям брой натриеви карбоксилатни групи. Тези групи лесно се дисоциират във вода, което прави CMC молекулите отрицателно заредени, като по този начин му придават добра разтворимост на вода и сгъстяващи свойства.
Молекулната структура на MC е въвеждането на метокси групи (–och3) в целулозните молекули и тези метокси групи заместват част от хидроксилните групи в целулозните молекули. В структурата на МС няма йонизирани групи, така че е неионна, което означава, че не се дисоциира или не се зарежда в разтвор. Уникалните му свойства на термичен гел са причинени от наличието на тези метокси групи.
3. Разтворимост и физични свойства
CMC има добра разтворимост във вода и може бързо да се разтвори в студена вода, за да образува прозрачна вискозна течност. Тъй като това е анионен полимер, разтворимостта на CMC се влияе от йонната якост и рН стойността на водата. В среди с висока сол или състояния на силна киселина разтворимостта и стабилността на CMC ще намалеят. В допълнение, вискозитетът на CMC е сравнително стабилен при различни температури.
Разтворимостта на MC във водата зависи от температурата. Може да се разтвори в студена вода, но ще образува гел при нагряване. Това свойство на термичен гел дава възможност на MC да играе специални функции в хранителната индустрия и строителните материали. Вискозитетът на MC намалява с увеличаване на температурата и той има добра устойчивост на ензимно разграждане и стабилност.
4. Характеристики на вискозитета
Вискозитетът на CMC е едно от най -важните му физически свойства. Вискозитетът е тясно свързан с молекулното му тегло и степента на заместване. Вискозитетът на CMC разтвора има добра регулируемост, обикновено произвежда по-висок вискозитет при ниска концентрация (1%-2%), така че често се използва като сгъстител, стабилизатор и суспендиращ агент.
Вискозитетът на MC също е свързан с молекулното му тегло и степента на заместване. MC с различна степен на заместване има различни характеристики на вискозитета. MC също има добър сгъстяващ ефект в разтвора, но когато се нагрява до определена температура, разтворът на MC ще гел. Този женствен имот се използва широко в строителната индустрия (като гипс, цимент) и преработка на храни (като сгъстяване, образуване на филми и т.н.).
5. Области на кандидатстване
CMC обикновено се използва като сгъстител, емулгатор, стабилизатор и суспендиращ агент в хранителната индустрия. Например, при сладолед, кисело мляко и плодови напитки, CMC може ефективно да предотврати разделянето на съставките и да подобри вкуса и стабилността на продукта. В петролната индустрия CMC се използва като агент за пречистване на кал, за да помогне за контролиране на течността и загубата на течности на пробиващите течности. В допълнение, CMC се използва и за модификация на целулозата в хартиената индустрия и като агент за оразмеряване в текстилната индустрия.
MC се използва широко в строителната индустрия, особено при сухи минохвъргачки, лепила с плочки и замаяни прахове. Като сгъстяващ агент и задържане на вода MC може да подобри строителните характеристики и силата на свързване. Във фармацевтичната индустрия MC се използва като таблетни свързващи вещества, материали с продължително освобождаване и стена на капсулите. Неговите свойства на термогел позволяват контролирано освобождаване в определени формулировки. В допълнение, MC се използва и в хранителната промишленост като сгъстител, стабилизатор и емулгатор за храна, като сосове, пълнежи, хляб и др.
6. Безопасност и биоразградимост
CMC се счита за безопасна хранителна добавка. Обширните токсикологични проучвания показват, че CMC е безобиден за човешкото тяло при препоръчителната доза. Тъй като CMC е производно, основаващо се на естествена целулоза и има добра биоразградимост, той е сравнително приятелски в околната среда и може да бъде разграден от микроорганизми.
MC също се счита за безопасна добавка и се използва широко в лекарства, храни и козметика. Неоонната му природа го прави силно стабилен in vivo и in vitro. Въпреки че MC не е толкова биоразградим като CMC, той също може да бъде разграден от микроорганизми при специфични условия.
Въпреки че карбоксиметил целулозата и метил целулозата са получени от естествена целулоза, те имат различни характеристики в практически приложения поради различните си химични структури, физически свойства и полета на приложение. CMC се използва широко в хранителните, фармацевтичните и промишлените полета поради добрата си разтворимост на водата, сгъстяването и окачването, докато MC заема важна позиция в строителството, фармацевтичната и хранителната промишленост поради своите свойства на топлинния гел и стабилност. И двете имат уникални приложения в съвременната индустрия и двете са зелени и екологични материали.
Време за публикация: октомври-18-2024