Mi a kapcsolat a DS és a nátrium CMC molekulatömege között

A nátrium-karboxi-metil-cellulóz (CMC) egy sokoldalú, vízben oldódó polimer, amely a cellulózból származik, egy természetben előforduló poliszacharidból, amely a növényi sejtfalakban található. Különböző iparágakban széles körben használják, ideértve az élelmiszereket, a gyógyszereket, a kozmetikumokat, a textileket és az olajfúrást, egyedi tulajdonságai és funkciói miatt.

A nátrium CMC szerkezete és tulajdonságai:

A CMC-t a cellulóz kémiai módosításával szintetizálják, ahol a karboxi-metilcsoportokat (-CH2-COOH) a cellulóz gerincére vezetik éterezési vagy észterezési reakciók révén. A szubsztitúciós fok (DS) a cellulóz láncban az átlagos karboxi -metilcsoportok átlagos számára utal. A DS -értékek általában 0,2 és 1,5 között vannak, a szintézis körülményeitől és a CMC kívánt tulajdonságaitól függően.

A CMC molekulatömege a polimer láncok átlagos méretére utal, és jelentősen változhat olyan tényezőktől függően, mint például a cellulózforrás, a szintézis módszer, a reakcióviszonyok és a tisztítási technikák. A molekulatömeget gyakran olyan paraméterek jellemzik, mint például a szám-átlag molekulatömeg (MN), a súly-átlag molekulatömeg (MW) és a viszkozitás-átlag molekulatömeg (MV).

A nátrium -CMC szintézise:

A CMC szintézise általában magában foglalja a cellulóz reakcióját nátrium -hidroxiddal (NaOH) és klór -ecetsavval (CLCH2COOH) vagy nátrium -sójával (NACLCH2COOH). A reakció nukleofil szubsztitúción keresztül alakul ki, ahol a cellulóz gerincén lévő hidroxilcsoportok (-OH) klór-acetilcsoportokkal (-CLCH2COOH) reagálnak, hogy karboxi-metilcsoportokat (-CH2-COOH) képezzenek.

A CMC DS -jét úgy lehet szabályozni, hogy a klór -ecetsav moláris arányát a cellulózhoz, a reakcióidőhez, a hőmérséklethez, a pH -hoz és más paraméterekhez igazítva a szintézis során. A magasabb DS -értékeket általában a klór -ecetsav magasabb koncentrációjával és a hosszabb reakcióidővel érik el.

A CMC molekulatömegét különféle tényezők befolyásolják, ideértve a kiindulási cellulóz anyag molekulatömeg -eloszlását, a szintézis során a lebomlás mértékét és a CMC láncok polimerizációjának mértékét. Különböző szintézis módszerek és reakciókörülmények okozhatják a különböző molekulatömeg -eloszlásokkal és az átlagos méretű CMC -t.

A DS és a molekulatömeg közötti kapcsolat:

A szubsztitúciós fok (DS) és a nátrium -karboxi -metil -cellulóz (CMC) molekulatömege közötti kapcsolat komplex, és a CMC szintézissel, szerkezetével és tulajdonságaival kapcsolatos több tényező befolyásolja.

1. A DS hatása a molekulatömegre:
   • A magasabb DS -értékek általában megfelelnek a CMC alacsonyabb molekulatömegének. Ennek oka az, hogy a magasabb DS -értékek a karboxi -metilcsoportok nagyobb fokú szubsztitúcióját jelzik a cellulóz gerincére, ami átlagosan rövidebb polimer láncokhoz és alacsonyabb molekulatömeghez vezet.
   • A karboxi -metilcsoportok bevezetése megzavarja az intermolekuláris hidrogénkötést a cellulózláncok között, ami a szintézis során láncolási és fragmentálódást eredményez. Ez a lebomlási folyamat a CMC molekulatömegének csökkenéséhez vezethet, különösen magasabb DS -értékeknél és kiterjedtebb reakcióknál.
   • Ezzel szemben az alacsonyabb DS -értékek a hosszabb polimer láncokhoz és a magasabb molekulatömeghez kapcsolódnak. Ennek oka az, hogy az alacsonyabb szubsztitúciós fok kevesebb karboxi -metilcsoportot eredményez glükóz egységenként, lehetővé téve, hogy a módosítatlan cellulóz láncok hosszabb szegmenseit érintetlen maradjon.
2. A molekulatömeg hatása a DS -re:
   • A CMC molekulatömege befolyásolhatja a szintézis során elért szubsztitúciós fokot. A cellulóz magasabb molekulatömege reaktív helyeket biztosíthat a karboximetilációs reakciókhoz, lehetővé téve a magasabb szubsztitúciót bizonyos körülmények között.
   • A cellulóz túlságosan magas molekulatömege azonban akadályozhatja a hidroxilcsoportok hozzáférhetőségét a szubsztitúciós reakciókhoz, ami hiányos vagy nem hatékony karboxi -metilezést és alacsonyabb DS -értékeket eredményez.
   • Ezenkívül a kiindulási cellulóz anyag molekulatömeg -eloszlása ​​befolyásolhatja a DS -értékek eloszlását a kapott CMC termékben. A molekulatömeg heterogenitása a reakcióképesség és a szubsztitúció hatékonyságának változásait eredményezheti a szintézis során, ami a DS -értékek szélesebb körét eredményezheti a végső CMC termékben.

A DS és a molekulatömeg hatása a CMC tulajdonságaira és alkalmazásokra:

1. Reológiai tulajdonságok:
   • A szubsztitúciós fok (DS) és a CMC molekulatömege befolyásolhatja reológiai tulajdonságait, beleértve a viszkozitást, a nyírási elvékonyodási viselkedést és a gélképződést.
   • A magasabb DS -értékek általában alacsonyabb viszkozitásokat és több pszeudoplasztikus (nyírási vékonyodási) viselkedést eredményeznek a rövidebb polimer láncok és a csökkent molekuláris összefonódás miatt.
   • Ezzel szemben az alacsonyabb DS -értékek és a magasabb molekulatömegek általában növelik a viszkozitást, és fokozzák a CMC oldatok ál -pooplasztikus viselkedését, ami jobb megvastagodási és felfüggesztési tulajdonságokhoz vezet.
2. Víz oldhatóság és duzzanat viselkedése:
   • A magasabb DS -értékekkel rendelkező CMC általában nagyobb vízoldhatóságot és gyorsabb hidratálási sebességet mutat, mivel a hidrofil karboxi -metilcsoportok magasabb koncentrációja a polimer láncok mentén.
   • A túlzottan magas DS -értékek azonban csökkenthetik a vízoldhatóságot és a megnövekedett gélképződést, különösen magas koncentráció esetén vagy többértékű kationok jelenlétében.
   • A CMC molekulatömege befolyásolhatja annak duzzadási viselkedését és a víz visszatartási tulajdonságait. A magasabb molekulatömeg általában lassabb hidratálási sebességet és nagyobb víztartási kapacitást eredményez, ami előnyös lehet a tartós felszabadulás vagy a nedvességkontroll igénylését igénylő alkalmazásokban.
3. Filmképző és akadálytulajdonságok:
   • Az oldatokból vagy diszperziókból kialakított CMC -filmek gát tulajdonságokat mutatnak az oxigén, a nedvesség és más gázok ellen, így ezek alkalmassá teszik a csomagolást és a bevonat alkalmazását.
   • A CMC DS és molekulatömege befolyásolhatja a kapott filmek mechanikai szilárdságát, rugalmasságát és permeabilitását. A magasabb DS -értékek és az alacsonyabb molekulatömegek alacsonyabb szakítószilárdságú filmekhez és a rövidebb polimer láncok és a csökkentett intermolekuláris kölcsönhatások miatt nagyobb permeabilitáshoz vezethetnek.
4. Alkalmazások különböző iparágakban:
   • Különböző DS -értékekkel és molekulatömegű CMC alkalmazásokat talál a különféle iparágakban, ideértve az élelmiszereket, a gyógyszereket, a kozmetikumokat, a textileket és az olajfúrást.
   • Az élelmiszeriparban a CMC -t sűrítőként, stabilizátorként és emulgeálószerként használják olyan termékekben, mint a szószok, kötszerek és italok. A CMC fokozat megválasztása a végtermék kívánt textúrájától, szájjal és stabilitási követelményeitől függ.
   • A gyógyszerkészítményekben a CMC kötőanyagként, széteső és filmképző szerként szolgál a tablettákban, a kapszulákban és az orális szuszpenziókban. A CMC DS és molekulatömege befolyásolhatja a gyógyszer felszabadulásának kinetikáját, a biohasznosulást és a betegek betartását.
   • A kozmetikai iparban a CMC -t krémekben, krémekben és hajápolási termékekben használják sűrítőként, stabilizátorként és hidratálóként. A CMC -fokozat megválasztása olyan tényezőktől függ, mint a textúra, a terjedhetőség és az érzékszervi attribútumok.
   • Az olajfúrási iparban a CMC -t viskoszifierként, folyadékvesztési szabályozó és pala -gátlóként használják a folyadékok fúrási folyadékaiban. A CMC DS és molekulatömege befolyásolhatja teljesítményét a kútfúrás stabilitásának fenntartásában, a folyadékvesztés szabályozásában és az agyag duzzanat gátlásában.

Következtetés:

A szubsztitúciós fok (DS) és a nátrium -karboxi -metil -cellulóz (CMC) molekulatömege közötti kapcsolat komplex, és a CMC szintézissel, szerkezetével és tulajdonságaival kapcsolatos több tényező befolyásolja. A magasabb DS -értékek általában megfelelnek a CMC alacsonyabb molekulatömegének, míg az alacsonyabb DS -értékek és a magasabb molekulatömegek általában hosszabb polimer láncokat és magasabb molekulatömegeket eredményeznek. Ennek a kapcsolatnak a megértése elengedhetetlen a CMC tulajdonságainak és teljesítményének optimalizálásához az iparágak különböző alkalmazásaiban, ideértve az élelmiszereket, a gyógyszereket, a kozmetikumokat, a textileket és az olajfúrást. További kutatási és fejlesztési erőfeszítésekre van szükség a mögöttes mechanizmusok tisztázására, valamint a CMC szintézisének és jellemzésének optimalizálására a testreszabott DS -vel és a molekulatömeg -eloszlásokkal az egyes alkalmazásokhoz.