Zein da DS eta Sodium CMC-ren pisu molekularren arteko erlazioa

Sodio karboximetil zelulosa (CMC) zelulosatik eratorritako polimero polifazetikoa da, landare-zelulen hormetan dagoen polisakarido naturala. Askotan erabiltzen da hainbat industriatan, besteak beste, elikaduran, farmazian, kosmetikan, ehungintzan eta petrolio-zulaketetan, bere propietate eta funtzionalitate bereziengatik.

Sodio CMCren egitura eta propietateak:

CMC zelulosaren aldaketa kimikoaren bidez sintetizatzen da, non karboximetil taldeak (-CH2-COOH) zelulosa bizkarrezurrean sartzen diren eterifikazio edo esterifikazio erreakzioen bidez. Ordezkapen-maila (DS) zelulosa-kateko glukosa-unitate bakoitzeko karboximetil taldeen batez besteko kopuruari dagokio. DS balioak normalean 0,2 eta 1,5 bitartekoak dira, CMCaren sintesi-baldintzen eta nahi diren propietateen arabera.

CMC-ren pisu molekularra polimero-kateen batez besteko tamainari dagokio eta nabarmen alda daiteke zelulosa-iturria, sintesi-metodoa, erreakzio-baldintzak eta arazteko tekniken arabera. Pisu molekularraren batez besteko pisu molekularra (Mn), pisuaren batez besteko pisu molekularra (Mw) eta biskositatearen batez besteko pisu molekularra (Mv) bezalako parametroak bereizten dira.

Sodio CMCaren sintesia:

CMC-ren sintesiak normalean zelulosa sodio hidroxidoarekin (NaOH) eta azido kloroacetikoarekin (ClCH2COOH) edo bere sodio gatzarekin (NaClCH2COOH) erreakzioa dakar. Erreakzioa ordezkapen nukleofiloaren bidez gertatzen da, non zelulosa bizkarrezurrean dauden hidroxilo taldeek (-OH) talde kloroacetiloekin (-ClCH2COOH) talde karboximetiloekin (-CH2-COOH) eratzeko.

CMC-ren DS azido kloroacetikoaren zelulosa, erreakzio-denbora, tenperatura, pH eta beste parametro batzuk egokituz kontrola daiteke. DS balio handiagoak normalean azido kloroacetikoaren kontzentrazio handiagoarekin eta erreakzio denbora luzeagoekin lortzen dira.

CMC-ren pisu molekularra hainbat faktorek eragiten dute, besteak beste, hasierako zelulosa-materialaren pisu molekularren banaketa, sintesian zehar degradazio maila eta CMC kateen polimerizazio-maila. Sintesi-metodo eta erreakzio-baldintza ezberdinek pisu molekularren banaketa eta batez besteko tamaina desberdinak dituzten CMC-ak sor ditzakete.

DS eta pisu molekularraren arteko erlazioa:

DSren eragina pisu molekularrean:
- DS balio altuagoak, oro har, CMCren pisu molekular baxuagoei dagozkie. Hau da, DS balio altuek karboximetil taldeen ordezkapen-maila handiagoa adierazten dutelako zelulosa bizkarrezurra, polimero-kate laburragoak eta pisu molekular baxuagoak batez beste.
- Karboximetil taldeen sarrerak zelulosa kateen arteko hidrogeno-lotura molekularraren arteko lotura eten egiten du, eta ondorioz katearen zatiketa eta zatiketa sortzen dira sintesian. Degradazio prozesu honek CMCren pisu molekularra murriztea ekar dezake, batez ere DS balio altuagoetan eta erreakzio zabalagoetan.
- Aitzitik, DS balio txikiagoak polimero-kate luzeagoekin eta pisu molekular handiagoarekin lotzen dira batez beste. Hau da, ordezkapen gradu baxuagoek glukosa-unitate bakoitzeko karboximetil talde gutxiago eragiten dutelako, aldatu gabeko zelulosa-kateen segmentu luzeagoak osorik mantentzen direlako.
Pisu molekularraren eragina DS-n:
- CMC-ren pisu molekularrak sintesian lortutako ordezkapen-mailan eragin dezake. Zelulosaren pisu molekular handiagoak gune erreaktiboagoak eskain ditzake karboximetilazio-erreakzioetarako, baldintza jakin batzuetan ordezkapen-maila handiagoa lortu ahal izateko.
- Dena den, zelulosaren pisu molekular handiegiak ordezkapen-erreakzioetarako hidroxilo taldeen irisgarritasuna ere oztopatu dezake, karboximetilazio osatugabea edo eraginkorra ez izatea eta DS balio txikiagoak eraginez.
- Gainera, hasierako zelulosa materialaren pisu molekularren banaketak DS balioen banaketan eragin dezake CMC produktuan. Pisu molekularraren heterogeneotasunak erreaktibotasunaren eta ordezkapenaren eraginkortasunaren aldaerak eragin ditzake sintesian zehar, azken CMC produktuan DS balioen sorta zabalagoa ekarriz.

DS eta pisu molekularraren eragina CMCren propietate eta aplikazioetan:

Propietate erreologikoak:
- CMC-ren ordezkapen-mailak (DS) eta pisu molekularrak bere propietate reologikoak eragin ditzakete, biskositatean, zizailatze-jokabidea eta gelaren eraketa barne.
- DS balio altuagoek, oro har, biskositate baxuagoak eta portaera pseudoplastiko gehiago (ebakidura mehetzea) eragiten dute, polimero-kate laburragoak eta korapilo molekular murriztearen ondorioz.
- Aitzitik, DS balio baxuagoek eta pisu molekular handiagoak biskositatea areagotu eta CMC soluzioen portaera pseudoplastikoa areagotu ohi dute, loditze eta esekiduraren propietateak hobetuz.
Ur-disolbagarritasuna eta hantura-portaera:
- DS balio handiagoa duten CMCk ur-disolbagarritasun handiagoa eta hidratazio-tasa azkarragoak izan ohi ditu polimero-kateetan zehar karboximetil talde hidrofilikoen kontzentrazio handiagoa dela eta.
- Hala ere, DS balio gehiegi handiek ur-disolbagarritasuna murriztea eta gelaren eraketa areagotzea ere eragin dezakete, batez ere kontzentrazio handietan edo katioi balentzia anitzekoetan.
- CMC-ren pisu molekularrak hantura-jokaera eta ura atxikitzeko propietateak eragin ditzake. Pisu molekular handiagoak, oro har, hidratazio-tasa motelagoak eta ura atxikitzeko ahalmen handiagoa eragiten du, eta hori abantailatsua izan daiteke askapen iraunkorra edo hezetasuna kontrolatzea eskatzen duten aplikazioetan.
Film-formazioa eta hesiaren propietateak:
- Disoluzio edo dispertsioetatik eratutako CMC filmek oxigenoaren, hezetasunaren eta beste gas batzuen aurkako hesi-propietateak erakusten dituzte, eta ontziratzeko eta estaldura aplikazioetarako egokiak dira.
- CMC-ren DS eta pisu molekularra eragin dezakete ondoriozko filmen erresistentzia mekanikoan, malgutasunean eta iragazkortasunean. DS balio altuagoek eta pisu molekular baxuagoek trakzio-erresistentzia eta iragazkortasun handiagoa duten filmak sor ditzakete, polimero-kate laburragoak eta intermolekular arteko interakzio murrizteen ondorioz.
Aplikazioak hainbat industriatan:
- DS balio eta pisu molekular desberdinak dituen CMCk aplikazioak aurkitzen ditu hainbat industriatan, besteak beste, elikadura, farmazia, kosmetika, ehungintza eta petrolio-zulaketak.
- Elikagaien industrian, CMC loditzaile, egonkortzaile eta emultsionatzaile gisa erabiltzen da saltsetan, apaingarrietan eta edariak bezalako produktuetan. CMC kalifikazioaren aukeraketa azken produktuaren nahi den ehundura, aho-sentimendua eta egonkortasun-baldintzen araberakoa da.
- Formulazio farmazeutikoetan, CMC-k aglutinatzaile, desintegratzaile eta film-eratzaile gisa balio du piluletan, kapsuletan eta ahozko esekietan. CMCren DS eta pisu molekularrak sendagaiak askatzeko zinetikan, bioerabilgarritasunean eta pazientearen betetzean eragina izan dezakete.
- Kosmetika industrian, CMC kremetan, ukenduetan eta ilea zaintzeko produktuetan erabiltzen da, loditzaile, egonkortzaile eta hidratatzaile gisa. CMC kalifikazioa aukeratzea ehundura, hedagarritasuna eta zentzumen-atributuak bezalako faktoreen araberakoa da.
- Petrolioa zulatzeko industrian, CMC fluidoen zulaketetan biskosifikatzaile, fluido-galeren kontrol-agente gisa eta arbel inhibitzaile gisa erabiltzen da. CMC-ren DS eta pisu molekularrak bere errendimenduan eragina izan dezakete putzuaren egonkortasuna mantentzeko, fluido-galera kontrolatzeko eta buztin-hantura inhibitzeko.

Ondorioa:

Ordezkapen-mailaren (DS) eta sodio-karboximetil zelulosa-ren (CMC) pisu molekularraren arteko erlazioa konplexua da eta CMCren sintesiarekin, egiturarekin eta propietateekin erlazionatutako hainbat faktorek eragiten dute. DS balio altuagoak, oro har, CMCren pisu molekular baxuagoei dagozkie, eta DS balio baxuek eta pisu molekular handiagoak polimero kate luzeagoak eta pisu molekular handiagoak izan ohi dituzte batez beste. Harreman hori ulertzea funtsezkoa da CMC-ren propietateak eta errendimendua optimizatzeko industrietako hainbat aplikaziotan, besteak beste, elikadura, farmazia, kosmetika, ehungintza eta petrolio-zulaketak. Ikerketa eta garapen ahalegin gehiago behar dira azpiko mekanismoak argitzeko eta CMCren sintesia eta karakterizazioa optimizatzeko DS eta pisu molekularra egokitutako banaketarekin aplikazio zehatzetarako.

Argitalpenaren ordua: 2024-07-07