A carboximetilcelulosa (CMC) e a metilcelulosa (MC) son dous derivados de celulosa moi utilizados en moitas industrias. Aínda que ambos derivan da celulosa natural, debido a diferentes procesos de modificación química, CMC e MC presentan diferenzas significativas na estrutura química, propiedades físicas e químicas e campos de aplicación.
1. Fonte e visión xeral básica
A carboximetilcelulosa (CMC) prepárase facendo reaccionar celulosa natural con ácido cloroacético despois do tratamento con álcali. É un derivado aniónico de celulosa soluble en auga. A CMC adoita existir en forma de sal sódica, polo que tamén se lle chama carboximetilcelulosa sódica (Na-CMC). Debido á súa boa solubilidade e función de axuste da viscosidade, a CMC é amplamente utilizada nas industrias alimentaria, farmacéutica, de perforación petrolífera, téxtil e papel.
A metilcelulosa (MC) prepárase metilando a celulosa con cloruro de metilo (ou outros reactivos de metilación). É un derivado de celulosa non iónico. MC ten propiedades de xel térmico, a solución solidifica cando se quenta e disólvese cando se arrefría. Debido ás súas propiedades únicas, MC é amplamente utilizado en materiais de construción, preparados farmacéuticos, revestimentos, alimentos e outras industrias.
2. Estrutura química
A estrutura básica da CMC é a introdución dun grupo carboximetilo (–CH2COOH) na unidade de glicosa do enlace β-1,4-glucosídico da celulosa. Este grupo carboxilo faino aniónico. A estrutura molecular do CMC ten un gran número de grupos carboxilato de sodio. Estes grupos son facilmente disociados na auga, o que fai que as moléculas de CMC se carguen negativamente, dándolle así unha boa solubilidade en auga e propiedades espesantes.
A estrutura molecular do MC é a introdución de grupos metoxi (–OCH3) nas moléculas de celulosa, e estes grupos metoxi substitúen parte dos grupos hidroxilo nas moléculas de celulosa. Non hai grupos ionizados na estrutura MC, polo que non é iónico, é dicir, non se disocia nin se carga en solución. As súas propiedades únicas de xel térmico son causadas pola presenza destes grupos metoxi.
3. Solubilidade e propiedades físicas
O CMC ten unha boa solubilidade en auga e pódese disolver rapidamente en auga fría para formar un líquido viscoso transparente. Dado que é un polímero aniónico, a solubilidade do CMC vese afectada pola forza iónica e o valor do pH da auga. En ambientes ricos en sal ou en condicións de ácido forte, a solubilidade e estabilidade do CMC diminuirán. Ademais, a viscosidade do CMC é relativamente estable a diferentes temperaturas.
A solubilidade do MC en auga depende da temperatura. Pódese disolver en auga fría pero formará un xel cando se quenta. Esta propiedade de xel térmico permite que MC desempeñe funcións especiais na industria alimentaria e nos materiais de construción. A viscosidade do MC diminúe a medida que aumenta a temperatura e ten unha boa resistencia á degradación enzimática e estabilidade.
4. Características de viscosidade
A viscosidade do CMC é unha das súas propiedades físicas máis importantes. A viscosidade está moi relacionada co seu peso molecular e grao de substitución. A viscosidade da solución CMC ten unha boa capacidade de axuste, producindo xeralmente maior viscosidade a baixa concentración (1%-2%), polo que adoita usarse como espesante, estabilizador e axente de suspensión.
A viscosidade do MC tamén está relacionada co seu peso molecular e grao de substitución. MC con diferentes graos de substitución ten diferentes características de viscosidade. MC tamén ten un bo efecto espesante na solución, pero cando se quenta a certa temperatura, a solución MC xelificarase. Esta propiedade xelificante é amplamente utilizada na industria da construción (como xeso, cemento) e procesamento de alimentos (como espesamento, formación de película, etc.).
5. Ámbitos de aplicación
O CMC úsase habitualmente como espesante, emulsionante, estabilizador e axente de suspensión na industria alimentaria. Por exemplo, en sorbetes, iogur e bebidas de froitas, CMC pode evitar eficazmente a separación dos ingredientes e mellorar o sabor e a estabilidade do produto. Na industria do petróleo, CMC úsase como axente de tratamento de lodos para axudar a controlar a fluidez e a perda de fluídos dos fluídos de perforación. Ademais, a CMC tamén se usa para a modificación da pasta na industria do papel e como axente de encolado na industria téxtil.
MC é amplamente utilizado na industria da construción, especialmente en morteiros secos, adhesivos para baldosas e masilla en po. Como axente espesante e axente de retención de auga, MC pode mellorar o rendemento da construción e a forza de unión. Na industria farmacéutica, o MC úsase como aglutinantes para tabletas, materiais de liberación sostida e materiais de parede de cápsulas. As súas propiedades termogelificantes permiten unha liberación controlada en certas formulacións. Ademais, o MC tamén se usa na industria alimentaria como espesante, estabilizador e emulsionante para alimentos, como salsas, recheos, pans, etc.
6. Seguridade e biodegradabilidade
CMC considérase un aditivo alimentario seguro. Extensos estudos toxicolóxicos demostraron que a CMC é inofensiva para o corpo humano na dose recomendada. Dado que o CMC é un derivado a base de celulosa natural e ten unha boa biodegradabilidade, é relativamente amigable co medio ambiente e pode ser degradado por microorganismos.
O MC tamén se considera un aditivo seguro e úsase amplamente en medicamentos, alimentos e cosméticos. A súa natureza non iónica faino moi estable in vivo e in vitro. Aínda que o MC non é tan biodegradable como o CMC, tamén pode ser degradado por microorganismos en condicións específicas.
Aínda que a carboximetilcelulosa e a metilcelulosa derivan ambas da celulosa natural, teñen características diferentes nas aplicacións prácticas debido ás súas diferentes estruturas químicas, propiedades físicas e campos de aplicación. A CMC é amplamente utilizada nos campos alimentario, farmacéutico e industrial debido á súa boa solubilidade en auga, propiedades espesantes e suspensión, mentres que MC ocupa unha posición importante nas industrias da construción, farmacéutica e alimentaria debido ás súas propiedades e estabilidade de xel térmico. Ambos teñen aplicacións únicas na industria moderna e ambos son materiais ecolóxicos e respectuosos co medio ambiente.
Hora de publicación: 18-Oct-2024