تفاوت بین کربوکسی متیل سلولز و هیدروکسی اتیل سلولز چیست؟

کربوکسی متیل سلولز (CMC) و هیدروکسی اتیل سلولز (HEC) دو مشتق رایج سلولز هستند که به طور گسترده در مواد غذایی، پزشکی، آرایشی، مواد ساختمانی و سایر زمینه ها استفاده می شود. اگرچه هر دو از سلولز طبیعی مشتق شده اند و با اصلاح شیمیایی به دست می آیند، تفاوت های آشکاری در ساختار شیمیایی، خواص فیزیکوشیمیایی، زمینه های کاربرد و اثرات عملکردی وجود دارد.

1. ساختار شیمیایی
ویژگی ساختاری اصلی کربوکسی متیل سلولز (CMC) این است که گروه های هیدروکسیل روی مولکول های سلولز با گروه های کربوکسی متیل (-CH2COOH) جایگزین می شوند. این اصلاح شیمیایی CMC را بسیار محلول در آب می کند، به ویژه در آب برای تشکیل یک محلول کلوئیدی چسبناک. ویسکوزیته محلول آن ارتباط نزدیکی با درجه جایگزینی آن (یعنی درجه جایگزینی کربوکسی متیل) دارد.

هیدروکسی اتیل سلولز (HEC) با جایگزینی گروه های هیدروکسیل در سلولز با هیدروکسی اتیل (-CH2CH2OH) تشکیل می شود. گروه هیدروکسی اتیل موجود در مولکول HEC حلالیت در آب و آب دوستی سلولز را افزایش می دهد و می تواند تحت شرایط خاصی ژل تشکیل دهد. این ساختار HEC را قادر می سازد تا اثرات غلیظ کننده، تعلیق و تثبیت خوبی را در محلول آبی نشان دهد.

2. خواص فیزیکی و شیمیایی
حلالیت در آب:
CMC را می توان به طور کامل در آب سرد و گرم حل کرد تا یک محلول کلوئیدی شفاف یا نیمه شفاف ایجاد کند. محلول آن ویسکوزیته بالایی دارد و ویسکوزیته با دما و مقدار pH تغییر می کند. HEC را می توان در آب سرد و گرم نیز حل کرد، اما در مقایسه با CMC، سرعت انحلال آن کندتر است و تشکیل محلول یکنواخت بیشتر طول می کشد. ویسکوزیته محلول HEC نسبتا کم است، اما مقاومت و پایداری بهتری نسبت به نمک دارد.

تنظیم ویسکوزیته:
ویسکوزیته CMC به راحتی تحت تأثیر مقدار pH قرار می گیرد. معمولاً در شرایط خنثی یا قلیایی بالاتر است، اما ویسکوزیته در شرایط اسیدی قوی به طور قابل توجهی کاهش می یابد. ویسکوزیته HEC کمتر تحت تاثیر مقدار pH قرار می گیرد، دامنه پایداری pH بیشتری دارد و برای کاربردها در شرایط مختلف اسیدی و قلیایی مناسب است.

مقاومت در برابر نمک:
CMC به نمک بسیار حساس است و وجود نمک باعث کاهش قابل توجه ویسکوزیته محلول آن می شود. از سوی دیگر، HEC مقاومت زیادی در برابر نمک نشان می‌دهد و همچنان می‌تواند اثر ضخیم کنندگی خوبی را در محیط‌های پر نمک حفظ کند. بنابراین HEC در سیستم هایی که نیاز به استفاده از نمک دارند مزایای آشکاری دارد.

3. حوزه های کاربردی
صنایع غذایی:
CMC به طور گسترده در صنایع غذایی به عنوان قوام دهنده، تثبیت کننده و امولسیفایر استفاده می شود. به عنوان مثال، در محصولاتی مانند بستنی، نوشیدنی، مربا و سس، CMC می تواند طعم و ثبات محصول را بهبود بخشد. HEC نسبتاً به ندرت در صنایع غذایی استفاده می شود و عمدتاً در برخی از محصولات با نیازهای خاص مانند غذاهای کم کالری و مکمل های غذایی خاص استفاده می شود.

دارو و لوازم آرایشی:
CMC اغلب برای تهیه قرص های رهش پایدار از داروها، مایعات چشمی و غیره استفاده می شود، زیرا زیست سازگاری و ایمنی خوبی دارد. HEC به دلیل خاصیت لایه برداری و مرطوب کنندگی عالی که دارد، به طور گسترده در لوازم آرایشی مانند لوسیون ها، کرم ها و شامپوها استفاده می شود که می تواند احساس خوبی و اثر مرطوب کنندگی ایجاد کند.

مصالح ساختمانی:
در مصالح ساختمانی، هر دو CMC و HEC را می توان به عنوان ضخیم کننده و نگهدارنده آب، به ویژه در مواد بر پایه سیمان و گچ استفاده کرد. HEC به دلیل مقاومت و پایداری خوب در برابر نمک به طور گسترده در مصالح ساختمانی استفاده می شود که می تواند عملکرد ساخت و دوام مصالح را بهبود بخشد.

استخراج نفت:
در استخراج روغن، CMC، به عنوان یک افزودنی برای سیال حفاری، می تواند به طور موثر ویسکوزیته و از دست دادن آب گل را کنترل کند. HEC، به دلیل مقاومت برتر در برابر نمک و خواص ضخیم شدن، به یک جزء مهم در مواد شیمیایی میدان نفتی تبدیل شده است که در سیال حفاری و سیال شکست برای بهبود راندمان عملیاتی و مزایای اقتصادی استفاده می شود.

4. حفاظت از محیط زیست و زیست تخریب پذیری
هر دو CMC و HEC از سلولز طبیعی مشتق شده اند و زیست تخریب پذیری خوبی دارند و سازگاری با محیط زیست دارند. در محیط طبیعی، آنها می توانند توسط میکروارگانیسم ها تجزیه شوند و مواد بی ضرری مانند دی اکسید کربن و آب تولید کنند و آلودگی محیط را کاهش دهند. علاوه بر این، به دلیل غیر سمی و بی ضرر بودن، در محصولاتی که مستقیماً با بدن انسان در تماس هستند، مانند غذا، دارو و لوازم آرایشی و بهداشتی به طور گسترده استفاده می شود.

اگرچه کربوکسی متیل سلولز (CMC) و هیدروکسی اتیل سلولز (HEC) هر دو از مشتقات سلولز هستند، اما تفاوت های قابل توجهی در ساختار شیمیایی، خواص فیزیکوشیمیایی، زمینه های کاربرد و اثرات عملکردی دارند. CMC به دلیل ویسکوزیته بالا و حساسیت به تأثیرات محیطی به طور گسترده در مواد غذایی، دارو، استخراج نفت و سایر زمینه ها استفاده می شود. با این حال، HEC به دلیل مقاومت عالی در برابر نمک، پایداری و ویژگی های تشکیل فیلم، بیشتر در لوازم آرایشی، مصالح ساختمانی و غیره استفاده می شود. هنگام انتخاب برای استفاده از آن، لازم است که مناسب ترین مشتق سلولز را با توجه به سناریوی کاربردی خاص و نیاز به دستیابی به بهترین اثر استفاده انتخاب کنید.