La carboximetil cel·lulosa (CMC) i la hidroxietilcel·lulosa (HEC) són dos derivats comuns de cel·lulosa, que s'utilitzen àmpliament en aliments, medicina, cosmètics, materials de construcció i altres camps. Tot i que tots dos es deriven de la cel·lulosa natural i s'obtenen per modificació química, hi ha diferències òbvies en l'estructura química, propietats fisicoquímiques, camps d'aplicació i efectes funcionals.
1. Estructura química
La principal característica estructural de la carboximetil cel·lulosa (CMC) és que els grups hidroxil de les molècules de cel·lulosa es substitueixen per grups carboximetil (-CH2COOH). Aquesta modificació química fa que el CMC sigui extremadament soluble en aigua, especialment en aigua per formar una solució col·loïdal viscosa. La viscositat de la seva solució està estretament relacionada amb el seu grau de substitució (és a dir, el grau de substitució de carboximetil).
La hidroxietilcel·lulosa (HEC) es forma substituint els grups hidroxil de la cel·lulosa per hidroxietil (-CH2CH2OH). El grup hidroxietil de la molècula HEC augmenta la solubilitat en aigua i la hidrofilicitat de la cel·lulosa, i pot formar un gel en determinades condicions. Aquesta estructura permet que l'HEC mostri bons efectes d'espessiment, suspensió i estabilització en solució aquosa.
2. Propietats físiques i químiques
Solubilitat en aigua:
El CMC es pot dissoldre completament en aigua freda i calenta per formar una solució col·loïdal transparent o translúcida. La seva solució té una alta viscositat, i la viscositat canvia amb la temperatura i el valor del pH. L'HEC també es pot dissoldre en aigua freda i calenta, però en comparació amb CMC, la seva velocitat de dissolució és més lenta i triga més a formar una solució uniforme. La viscositat de la solució d'HEC és relativament baixa, però té una millor resistència i estabilitat a la sal.
Ajust de viscositat:
La viscositat de CMC es veu fàcilment afectada pel valor del pH. Normalment és més alt en condicions neutres o alcalines, però la viscositat es reduirà significativament en condicions àcides fortes. La viscositat de l'HEC es veu menys afectada pel valor del pH, té un rang més ampli d'estabilitat del pH i és adequada per a aplicacions en diverses condicions àcides i alcalines.
Resistència a la sal:
CMC és molt sensible a la sal, i la presència de sal reduirà significativament la viscositat de la seva solució. L'HEC, d'altra banda, presenta una forta resistència a la sal i encara pot mantenir un bon efecte espessidor en un entorn alt en sal. Per tant, HEC té avantatges evidents en sistemes que requereixen l'ús de sals.
3. Àmbits d'aplicació
Indústria alimentària:
CMC s'utilitza àmpliament a la indústria alimentària com a espessidor, estabilitzador i emulsionant. Per exemple, en productes com gelats, begudes, melmelades i salses, CMC pot millorar el gust i l'estabilitat del producte. L'HEC s'utilitza relativament poc a la indústria alimentària i s'utilitza principalment en alguns productes amb requisits especials, com ara aliments baixos en calories i suplements nutricionals especials.
Medicina i cosmètica:
La CMC s'utilitza sovint per preparar pastilles d'alliberament sostingut de fàrmacs, líquids oculars, etc., a causa de la seva bona biocompatibilitat i seguretat. L'HEC s'utilitza àmpliament en cosmètics com ara locions, cremes i xampús a causa de les seves excel·lents propietats formadores de pel·lícula i hidratants, que poden proporcionar una bona sensació i efecte hidratant.
Materials de construcció:
En materials de construcció, tant CMC com HEC es poden utilitzar com a espessidors i retenedors d'aigua, especialment en materials a base de ciment i guix. L'HEC s'utilitza més en materials de construcció a causa de la seva bona resistència a la sal i estabilitat, que pot millorar el rendiment de la construcció i la durabilitat dels materials.
Extracció d'oli:
En l'extracció d'oli, CMC, com a additiu per al fluid de perforació, pot controlar eficaçment la viscositat i la pèrdua d'aigua del fang. L'HEC, a causa de la seva resistència superior a la sal i les seves propietats espessidores, s'ha convertit en un component important en els productes químics dels jaciments petrolífers, utilitzats en fluids de perforació i fluids de fracturació per millorar l'eficiència operativa i els beneficis econòmics.
4. Protecció del medi ambient i biodegradabilitat
Tant CMC com HEC es deriven de cel·lulosa natural i tenen una bona biodegradabilitat i respectuoses amb el medi ambient. En el medi natural, poden ser degradats pels microorganismes per produir substàncies inofensives com el diòxid de carboni i l'aigua, reduint la contaminació del medi ambient. A més, com que no són tòxics i inofensius, s'utilitzen àmpliament en productes que entren en contacte directe amb el cos humà, com ara aliments, medicaments i cosmètics.
Tot i que la carboximetil cel·lulosa (CMC) i la hidroxietilcel·lulosa (HEC) són tots dos derivats de la cel·lulosa, tenen diferències significatives en l'estructura química, propietats fisicoquímiques, camps d'aplicació i efectes funcionals. CMC s'utilitza àmpliament en aliments, medicina, extracció d'oli i altres camps a causa de la seva alta viscositat i susceptibilitat a les influències ambientals. L'HEC, però, s'utilitza més en cosmètics, materials de construcció, etc. a causa de la seva excel·lent resistència a la sal, estabilitat i propietats pel·lícules. A l'hora d'escollir-lo, cal seleccionar el derivat de cel·lulosa més adequat segons l'escenari d'aplicació específic i per aconseguir el millor efecte d'ús.
Hora de publicació: 21-agost-2024