Karboxymethylcelulóza (CMC) a hydroxyethylcelulóza (HEC) jsou dva běžné deriváty celulózy, které jsou široce používány v potravinářství, medicíně, kosmetice, stavebních materiálech a dalších oblastech. Ačkoli jsou oba odvozeny z přírodní celulózy a získány chemickou modifikací, existují zřejmé rozdíly v chemické struktuře, fyzikálně-chemických vlastnostech, aplikačních oblastech a funkčních účincích.
1. Chemická struktura
Hlavním strukturálním rysem karboxymethylcelulózy (CMC) je, že hydroxylové skupiny na molekulách celulózy jsou nahrazeny karboxymethylovými (-CH2COOH) skupinami. Tato chemická modifikace činí CMC extrémně rozpustným ve vodě, zejména ve vodě za vzniku viskózního koloidního roztoku. Viskozita jeho roztoku úzce souvisí s jeho stupněm substituce (tj. stupněm karboxymethylové substituce).
Hydroxyethylcelulóza (HEC) vzniká nahrazením hydroxylových skupin v celulóze hydroxyethylem (-CH2CH2OH). Hydroxyethylová skupina v molekule HEC zvyšuje rozpustnost ve vodě a hydrofilitu celulózy a za určitých podmínek může tvořit gel. Tato struktura umožňuje HEC vykazovat dobré zahušťovací, suspendační a stabilizační účinky ve vodném roztoku.
2. Fyzikální a chemické vlastnosti
Rozpustnost ve vodě:
CMC lze zcela rozpustit ve studené i horké vodě za vzniku průhledného nebo průsvitného koloidního roztoku. Jeho roztok má vysokou viskozitu a viskozita se mění s teplotou a hodnotou pH. HEC lze také rozpustit ve studené a horké vodě, ale ve srovnání s CMC je jeho rychlost rozpouštění pomalejší a vytvoření jednotného roztoku trvá déle. Viskozita roztoku HEC je relativně nízká, ale má lepší odolnost vůči solím a stabilitu.
Úprava viskozity:
Viskozita CMC je snadno ovlivněna hodnotou pH. Obvykle je vyšší za neutrálních nebo alkalických podmínek, ale viskozita bude výrazně snížena za silně kyselých podmínek. Viskozita HEC je méně ovlivněna hodnotou pH, má širší rozsah stability pH a je vhodná pro aplikace v různých kyselých a alkalických podmínkách.
Odolnost vůči soli:
CMC je vysoce citlivý na sůl a přítomnost soli výrazně sníží viskozitu jeho roztoku. Na druhé straně HEC vykazuje silnou odolnost vůči soli a stále může udržovat dobrý zahušťovací účinek v prostředí s vysokým obsahem soli. Proto má HEC zjevné výhody v systémech, které vyžadují použití solí.
3. Oblasti použití
potravinářský průmysl:
CMC je široce používán v potravinářském průmyslu jako zahušťovadlo, stabilizátor a emulgátor. Například v produktech, jako je zmrzlina, nápoje, džemy a omáčky, může CMC zlepšit chuť a stabilitu produktu. HEC se v potravinářském průmyslu používá poměrně zřídka a používá se především v některých výrobcích se speciálními požadavky, jako jsou nízkokalorické potraviny a speciální výživové doplňky.
Medicína a kosmetika:
CMC se často používá k přípravě tablet s prodlouženým uvolňováním léků, očních tekutin atd., protože má dobrou biokompatibilitu a bezpečnost. HEC je široce používán v kosmetice, jako jsou pleťové vody, krémy a šampony díky svým vynikajícím filmotvorným a zvlhčujícím vlastnostem, které mohou poskytnout dobrý pocit a zvlhčující účinek.
Stavební materiály:
Ve stavebních materiálech lze CMC i HEC použít jako zahušťovadla a zadržovače vody, zejména v materiálech na bázi cementu a sádry. HEC se více používá ve stavebních materiálech díky své dobré odolnosti vůči soli a stabilitě, což může zlepšit konstrukční výkon a trvanlivost materiálů.
Těžba ropy:
Při těžbě ropy může CMC jako přísada do vrtné kapaliny účinně kontrolovat viskozitu a ztrátu vody bahna. HEC se díky své vynikající odolnosti vůči solím a zahušťovacím vlastnostem stal důležitou složkou chemikálií na ropných polích, které se používají ve vrtných kapalinách a kapalinách pro štěpení ke zlepšení provozní účinnosti a ekonomických výhod.
4. Ochrana životního prostředí a biologická rozložitelnost
CMC i HEC jsou odvozeny z přírodní celulózy a mají dobrou biologickou odbouratelnost a šetrnost k životnímu prostředí. V přirozeném prostředí mohou být degradovány mikroorganismy za vzniku neškodných látek, jako je oxid uhličitý a voda, čímž se snižuje znečištění životního prostředí. Navíc, protože jsou netoxické a zdravotně nezávadné, nacházejí široké uplatnění v produktech, které přicházejí do přímého kontaktu s lidským tělem, jako jsou potraviny, léky a kosmetika.
Ačkoli karboxymethylcelulóza (CMC) a hydroxyethylcelulóza (HEC) jsou oba deriváty celulózy, mají významné rozdíly v chemické struktuře, fyzikálně-chemických vlastnostech, aplikačních oblastech a funkčních účincích. CMC je široce používán v potravinářství, medicíně, těžbě ropy a dalších oblastech díky své vysoké viskozitě a náchylnosti k okolním vlivům. HEC se však více používá v kosmetice, stavebních materiálech atd. díky své vynikající odolnosti vůči solím, stabilitě a filmotvorným vlastnostem. Při volbě jeho použití je nutné vybrat nejvhodnější derivát celulózy podle konkrétního scénáře použití a potřeb pro dosažení nejlepšího efektu použití.
Čas odeslání: 21. srpna 2024