Жер бетіндегі ең көп таралған органикалық қосылыс целлюлозаның керемет қасиеттері бар, оның бірі суды сіңіру қабілеті. Целлюлозаның бұл гигроскопиялық табиғаты тоқыма өнеркәсібінен бастап фармацевтикаға дейін әртүрлі салаларда кеңінен қолданылады. Целлюлозаның суды сіңіру механизмдерін түсіну оны әртүрлі қолданбаларда пайдалануды оңтайландыру үшін өте маңызды.
Кіріспе:
Целлюлоза, β(1→4) гликозидтік байланыстармен байланысқан глюкоза бірліктерінен тұратын полисахарид, өсімдік жасушасы қабырғаларының негізгі құрылымдық компоненті болып табылады. Оның табиғаттағы көптігі, жаңартылатындығы және биоыдырағыштығы оны көптеген өнеркәсіптік қолданбалар үшін өте қажет материал етеді. Целлюлозаның керемет қасиеттерінің бірі - оның суды тиімді сіңіру қабілеті. Бұл сипаттама тоқыма, қағаз жасау, тамақ, фармацевтика және биоматериалдар сияқты әртүрлі салаларда маңызды әсер етеді. Целлюлозаның суды сіңіру әрекетінің негізінде жатқан механизмдерді түсіну оның осы қолданбаларда толық әлеуетін пайдалану үшін өте маңызды.
Целлюлозаның суды сіңіруіне әсер ететін факторлар:
Целлюлозаның су сіңіру қабілетіне бірнеше факторлар әсер етеді:
Кристаллдық: целлюлозаның кристалдық құрылымы оның суды сіңіру қасиеттеріне айтарлықтай әсер етеді. Су молекулаларына қол жеткізу шектелгендіктен, кристалды аймақтар аморфты аймақтармен салыстырғанда суды аз сіңіреді.
Бетінің ауданы: целлюлоза талшықтарының бетінің ауданы суды сіңіруде шешуші рөл атқарады. Бетінің ауданы жоғары ұсақ бөлінген целлюлоза көлемді целлюлоза құрылымдарымен салыстырғанда суды көбірек сіңіреді.
Гидрофильділік: Целлюлоза молекулаларында болатын гидроксил (-OH) топтары оларды гидрофильді етеді, сутегі байланысы арқылы судың сіңуін жеңілдетеді.
Полимерлену дәрежесі: Полимерлену дәрежесі жоғары целлюлозаның массаға шаққанда гидроксил топтарының көп болуына байланысты суды сіңіру қабілеті жоғары болады.
Температура және салыстырмалы ылғалдылық: Температура және салыстырмалы ылғалдылық сияқты қоршаған орта жағдайлары целлюлозаның суды сіңіру әрекетіне айтарлықтай әсер етеді. Жоғары температура мен ылғалдылық деңгейі әдетте су молекулаларының қозғалғыштығының жоғарылауына байланысты суды сіңіруді жақсартады.
Сипаттау әдістері:
Целлюлозаның су сіңіру қасиеттерін сипаттау үшін әртүрлі әдістер қолданылады:
Гравиметриялық талдау: гравиметриялық әдістер уақыт өте судың әсерінен целлюлоза үлгілерінің салмағын өлшеуді қамтиды. Бұл суды сіңіру кинетикасы мен тепе-теңдік ылғалдылығы туралы сандық деректерді береді.
Фурье түрлендіру инфрақызыл спектроскопиясы (FTIR): FTIR спектроскопиясы суды сіңіру кезінде целлюлозаның функционалдық топтарындағы өзгерістерді талдау үшін қолданылады. Ең жоғары позициялар мен қарқындылықтардың ауысуы целлюлоза мен су молекулаларының өзара әрекеттесуін көрсетеді.
Рентген сәулелерінің дифракциясы (XRD): XRD суды сіңіруден кейінгі целлюлоза кристалдылығындағы өзгерістерді бағалау үшін қолданылады. Кристаллдық индексінің төмендеуі суды сіңіру салдарынан целлюлоза талшықтарының ісінуін болжайды.
Сканерлеуші электрондық микроскопия (SEM): SEM целлюлоза талшықтарындағы морфологиялық өзгерістерді суды сіңіруге дейін және кейін визуализациялауға мүмкіндік береді. Ол целлюлоза материалдарының құрылымдық тұтастығы мен кеуектілігі туралы түсінік береді.
Целлюлозаның гигроскопиялық материал ретінде қолданылуы:
Целлюлозаның гигроскопиялық табиғаты әртүрлі салаларда әртүрлі қолданбаларды табады:
Тоқыма: мақта және район сияқты целлюлоза негізіндегі талшықтар ылғалды сіңіру қабілетіне байланысты тоқыма өндірісінде кеңінен қолданылады, киімге жайлылық пен тыныс алуды қамтамасыз етеді.
Қағаз жасау: Целлюлоза талшықтары қағаз өндірісінде негізгі шикізат ретінде қызмет етеді. Олардың суды сіңіру қасиеттері қағаздың сапасына, басып шығару мүмкіндігіне және беріктігіне әсер етеді.
Тамақ өнеркәсібі: метилцеллюлоза және карбоксиметилцеллюлоза сияқты целлюлоза туындылары тамақ өнімдерінде қоюландырғыштар, тұрақтандырғыштар және эмульгаторлар ретінде қолданылады. Олардың суды сіңіру қабілеті текстураны және сақтау мерзімінің тұрақтылығын арттырады.
Фармацевтикалық препараттар: Целлюлоза негізіндегі қосымша заттар әдетте дәрілік заттардың шығарылуын бақылау, тұрақтылықты жақсарту және биожетімділігін арттыру қабілеті үшін фармацевтикалық құрамдарда қолданылады. Олар сонымен қатар таблеткалар мен капсулаларды ыдыратуға және ерітуге көмектеседі.
Биоматериалдар: целлюлоза гидрогельдері мен пленкалар әртүрлі биомедициналық қолданбалар, соның ішінде дәрі-дәрмек жеткізу, тіндік инженерия және жараларды емдеу үшін перспективалы биоматериалдар ретінде пайда болады. Олардың жоғары суды сіңіру қабілеті тиімді ылғалдандыруға және жасушалардың көбеюіне мүмкіндік береді.
Целлюлозаның суды сіңіру қабілеті оның ерекше құрылымдық және химиялық қасиеттеріне байланысты. Суды сіңіруге әсер ететін факторларды, сипаттау әдістерін және гигроскопиялық материал ретінде целлюлозаны қолдануды түсіну оны әртүрлі салаларда пайдалануды оңтайландыру үшін өте маңызды. Осы саладағы үздіксіз зерттеулер қолдану аясын одан әрі кеңейтеді және жақсартылған өнімділік қасиеттері бар тұрақты материалдарды дамытуға ықпал етеді.
Хабарлама уақыты: 29 наурыз 2024 ж