Karboksimetil celuloza (CMC) i hidroksietil celuloza (HEC) su dva uobičajena derivata celuloze, koji se široko koriste u hrani, medicini, kozmetici, građevinskim materijalima i drugim poljima. Iako su oba izvedena iz prirodne celuloze i dobijena hemijskom modifikacijom, postoje očigledne razlike u hemijskoj strukturi, fizičko-hemijskim svojstvima, poljima primene i funkcionalnim efektima.
1. Hemijska struktura
Glavna strukturna karakteristika karboksimetil celuloze (CMC) je da su hidroksilne grupe na molekulima celuloze zamenjene karboksimetil (-CH2COOH) grupama. Ova hemijska modifikacija čini CMC izuzetno rastvorljivim u vodi, posebno u vodi da bi se formirao viskozni koloidni rastvor. Viskoznost njegovog rastvora je usko povezana sa stepenom supstitucije (tj. stepenom karboksimetilne supstitucije).
Hidroksietil celuloza (HEC) nastaje zamenom hidroksilnih grupa u celulozi sa hidroksietil (-CH2CH2OH). Hidroksietilna grupa u molekuli HEC povećava rastvorljivost u vodi i hidrofilnost celuloze i može formirati gel pod određenim uslovima. Ova struktura omogućava HEC-u da pokaže dobre efekte zgušnjavanja, suspenzije i stabilizacije u vodenom rastvoru.
2. Fizička i hemijska svojstva
Rastvorljivost u vodi:
CMC se može potpuno otopiti i u hladnoj i u vrućoj vodi kako bi se formirala prozirna ili prozirna koloidna otopina. Njegov rastvor ima visoku viskoznost, a viskoznost se menja sa temperaturom i pH vrednošću. HEC se također može otopiti u hladnoj i toploj vodi, ali u poređenju sa CMC-om, njegova brzina rastvaranja je sporija i potrebno je više vremena da se formira jednoličan rastvor. Viskozitet rastvora HEC-a je relativno nizak, ali ima bolju otpornost na sol i stabilnost.
Podešavanje viskoziteta:
Na viskoznost CMC lako utiče pH vrednost. Obično je veći u neutralnim ili alkalnim uslovima, ali će viskoznost biti značajno smanjena pod jakim kiselim uslovima. Na viskoznost HEC manje utiče pH vrednost, ima širi opseg pH stabilnosti i pogodan je za primenu u različitim kiselim i alkalnim uslovima.
Otpornost na sol:
CMC je vrlo osjetljiv na sol, a prisustvo soli će značajno smanjiti viskozitet njegove otopine. HEC, s druge strane, pokazuje jaku otpornost na sol i još uvijek može održati dobar učinak zgušnjavanja u okruženju s visokim sadržajem soli. Stoga, HEC ima očigledne prednosti u sistemima koji zahtijevaju upotrebu soli.
3. Područja primjene
Prehrambena industrija:
CMC se široko koristi u prehrambenoj industriji kao zgušnjivač, stabilizator i emulgator. Na primjer, u proizvodima kao što su sladoled, pića, džemovi i umaci, CMC može poboljšati okus i stabilnost proizvoda. HEC se relativno rijetko koristi u prehrambenoj industriji i uglavnom se koristi u nekim proizvodima sa posebnim zahtjevima, kao što su niskokalorična hrana i posebni dodaci ishrani.
Medicina i kozmetika:
CMC se često koristi za pripremu tableta s produženim oslobađanjem lijekova, očnih tekućina itd., zbog svoje dobre biokompatibilnosti i sigurnosti. HEC se široko koristi u kozmetici kao što su losioni, kreme i šamponi zbog svojih odličnih svojstava stvaranja filma i hidratacije, koja mogu pružiti dobar osjećaj i hidratantni učinak.
Građevinski materijali:
U građevinskim materijalima, i CMC i HEC mogu se koristiti kao zgušnjivači i zadržavači vode, posebno u materijalima na bazi cementa i gipsa. HEC se više koristi u građevinskim materijalima zbog svoje dobre otpornosti na sol i stabilnosti, što može poboljšati konstrukcijske performanse i trajnost materijala.
Ekstrakcija ulja:
U ekstrakciji nafte, CMC, kao aditiv za tečnost za bušenje, može efikasno kontrolisati viskozitet i gubitak vode isplake. HEC je, zbog svoje superiorne otpornosti na sol i svojstava zgušnjavanja, postao važna komponenta hemikalija u naftnim poljima, koja se koristi u tekućinama za bušenje i frakturiranju radi poboljšanja operativne efikasnosti i ekonomskih koristi.
4. Zaštita životne sredine i biorazgradivost
I CMC i HEC su izvedeni od prirodne celuloze i imaju dobru biorazgradljivost i ekološku prihvatljivost. U prirodnom okruženju, mikroorganizmi ih mogu razgraditi kako bi proizveli bezopasne tvari kao što su ugljični dioksid i voda, čime se smanjuje zagađenje okoliša. Osim toga, budući da su netoksični i bezopasni, naširoko se koriste u proizvodima koji dolaze u direktan kontakt s ljudskim tijelom, kao što su hrana, lijekovi i kozmetika.
Iako su karboksimetil celuloza (CMC) i hidroksietil celuloza (HEC) oboje derivati celuloze, oni imaju značajne razlike u hemijskoj strukturi, fizičko-hemijskim svojstvima, poljima primene i funkcionalnim efektima. CMC se široko koristi u hrani, medicini, vađenju ulja i drugim poljima zbog svoje visoke viskoznosti i osjetljivosti na utjecaje okoline. HEC se, međutim, više koristi u kozmetici, građevinskim materijalima itd. zbog svoje odlične otpornosti na sol, stabilnosti i svojstava stvaranja filma. Prilikom odabira upotrebe potrebno je odabrati najpogodniji derivat celuloze prema specifičnom scenariju primjene i potrebno je postići najbolji učinak upotrebe.
Vrijeme objave: 21.08.2024