DS және натрий CMC молекулалық салмағы арасындағы байланыс қандай

Натрий карбоксиметил целлюлозасы (CMC) - өсімдік жасушасының қабырғаларында кездесетін табиғи полисахарид, целлюлозадан алынған әмбебап суда еритін полимер. Ол өзінің бірегей қасиеттері мен функционалдық мүмкіндіктеріне байланысты әртүрлі салаларда, соның ішінде тамақ, фармацевтика, косметика, тоқыма және мұнай бұрғылауда кеңінен қолданылады.

Натрий CMC құрылымы мен қасиеттері:

CMC целлюлозаның химиялық модификациясы арқылы синтезделеді, онда карбоксиметил топтары (-CH2-COOH) этерификация немесе этерификация реакциялары арқылы целлюлоза магистраліне енгізіледі. Ауыстыру дәрежесі (ДС) целлюлоза тізбегіндегі глюкоза бірлігіне шаққандағы карбоксиметил топтарының орташа санын білдіреді. DS мәндері, әдетте, синтез шарттарына және CMC қажетті қасиеттеріне байланысты 0,2-ден 1,5-ке дейін ауытқиды.

CMC молекулалық салмағы полимер тізбектерінің орташа мөлшерін білдіреді және целлюлозаның көзі, синтез әдісі, реакция жағдайлары және тазарту әдістері сияқты факторларға байланысты айтарлықтай өзгеруі мүмкін. Молекулярлық салмақ көбінесе сандық-орташа молекулалық салмақ (Mn), салмақ-орташа молекулалық салмақ (Мв) және тұтқырлық-орташа молекулалық салмақ (Мв) сияқты параметрлермен сипатталады.

Натрий CMC синтезі:

CMC синтезі әдетте целлюлозаның натрий гидроксидімен (NaOH) және хлорсірке қышқылымен (ClCH2COOH) немесе оның натрий тұзымен (NaClCH2COOH) реакциясын қамтиды. Реакция нуклеофильді орынбасу арқылы жүреді, мұнда целлюлозаның магистральындағы гидроксил топтары (-OH) хлорацетил топтарымен (-ClCH2COOH) әрекеттесіп, карбоксиметил топтарын (-CH2-COOH) түзеді.

ЦМС DS-ны хлорсірке қышқылының целлюлозаға молярлық қатынасын, реакция уақытын, температураны, рН және синтез кезінде басқа параметрлерді реттеу арқылы басқаруға болады. Жоғары DS мәндеріне әдетте хлорсірке қышқылының жоғары концентрациясы және ұзақ реакция уақыттары арқылы қол жеткізіледі.

ЦМС молекулалық салмағына әртүрлі факторлар әсер етеді, соның ішінде бастапқы целлюлоза материалының молекулалық салмағының таралуы, синтез кезіндегі ыдырау дәрежесі және ЦМС тізбектерінің полимерлену дәрежесі. Әртүрлі синтез әдістері мен реакция жағдайлары әртүрлі молекулалық салмақ үлестірімдері мен орташа өлшемдері бар CMC-ге әкелуі мүмкін.

DS және молекулалық салмақ арасындағы байланыс:

Ауыстыру дәрежесі (DS) мен натрий карбоксиметилцеллюлозасының (CMC) молекулалық салмағы арасындағы байланыс күрделі және CMC синтезіне, құрылымына және қасиеттеріне байланысты көптеген факторларға әсер етеді.

1. ДС молекулалық салмаққа әсері:
   • Жоғары DS мәндері әдетте CMC төменгі молекулалық салмақтарына сәйкес келеді. Өйткені жоғарырақ DS мәндері целлюлоза магистраліне карбоксиметил топтарының көбірек орын ауыстыруын көрсетеді, бұл полимер тізбектерінің қысқаруына және орта есеппен төмен молекулалық салмаққа әкеледі.
   • Карбоксиметил топтарының енгізілуі целлюлоза тізбектері арасындағы молекулааралық сутегі байланысын бұзады, нәтижесінде тізбектің үзілуі және синтез кезінде фрагментация пайда болады. Бұл деградация процесі CMC молекулалық салмағының төмендеуіне әкелуі мүмкін, әсіресе жоғары DS мәндерінде және кеңірек реакцияларда.
   • Керісінше, төмен DS мәндері ұзағырақ полимерлі тізбектермен және орташа жоғары молекулалық салмақпен байланысты. Себебі төменгі орын басу дәрежесі глюкоза бірлігіне аз карбоксиметил топтарына әкеледі, бұл модификацияланбаған целлюлоза тізбектерінің ұзағырақ сегменттерінің өзгеріссіз қалуына мүмкіндік береді.
2. Молекулярлық салмақтың ДС-қа әсері:
   • CMC молекулалық салмағы синтез кезінде қол жеткізілген алмастыру дәрежесіне әсер етуі мүмкін. Целлюлозаның жоғары молекулярлық массалары карбоксиметиляция реакциялары үшін көбірек реактивті орындарды қамтамасыз етуі мүмкін, бұл белгілі бір жағдайларда жоғары алмастыру дәрежесіне қол жеткізуге мүмкіндік береді.
   • Дегенмен, целлюлозаның шамадан тыс жоғары молекулалық салмағы гидроксил топтарының алмастыру реакциялары үшін қол жетімділігіне кедергі келтіруі мүмкін, бұл толық емес немесе тиімсіз карбоксиметиляцияға және DS мәндерінің төмендеуіне әкеледі.
   • Сонымен қатар, бастапқы целлюлоза материалының молекулалық салмағының таралуы алынған CMC өніміндегі DS мәндерінің таралуына әсер етуі мүмкін. Молекулалық салмақтағы гетерогенділік синтез кезінде реактивтілік пен алмастыру тиімділігінің өзгеруіне әкелуі мүмкін, бұл соңғы CMC өніміндегі DS мәндерінің кең ауқымына әкеледі.

DS және молекулалық салмақтың CMC қасиеттері мен қолданбаларына әсері:

1. Реологиялық қасиеттері:
   • Ауыстыру дәрежесі (DS) және CMC молекулалық салмағы оның реологиялық қасиеттеріне, соның ішінде тұтқырлыққа, ығысудың жұқаруына және гель түзілуіне әсер етуі мүмкін.
   • Жоғары DS мәндері, әдетте, қысқартылған полимер тізбегі мен молекулярлық түйіспелердің азаюына байланысты тұтқырлықтың төмендеуіне және псевдопластикалық (жіңішкеру) мінез-құлыққа әкеледі.
   • Керісінше, төмен DS мәндері және жоғары молекулалық салмақтар тұтқырлықты жоғарылатады және CMC ерітінділерінің псевдопластикалық әрекетін жақсартады, бұл қалыңдату және суспензия қасиеттерін жақсартуға әкеледі.
2. Суда ерігіштік және ісіну әрекеті:
   • Жоғары DS мәндері бар CMC полимер тізбегі бойындағы гидрофильді карбоксиметил топтарының жоғары концентрациясына байланысты суда үлкен ерігіштік пен жылдамырақ гидратация жылдамдығын көрсетуге бейім.
   • Дегенмен, шамадан тыс жоғары DS мәндері де суда ерігіштігінің төмендеуіне және гель түзілуінің жоғарылауына әкелуі мүмкін, әсіресе жоғары концентрацияларда немесе көп валентті катиондар болған кезде.
   • CMC молекулалық салмағы оның ісіну әрекетіне және суды ұстау қасиеттеріне әсер етуі мүмкін. Жоғары молекулалық салмақтар әдетте ылғалдану жылдамдығының баяулауына және суды ұстау қабілетінің жоғарылауына әкеледі, бұл тұрақты босатуды немесе ылғалды бақылауды қажет ететін қолданбаларда тиімді болуы мүмкін.
3. Қабық түзу және тосқауыл қасиеттері:
   • Ерітінділерден немесе дисперсиялардан түзілген CMC пленкалары оттегіге, ылғалға және басқа газдарға қарсы тосқауылдық қасиеттерді көрсетеді, бұл оларды орау және жабу үшін қолайлы етеді.
   • DS және CMC молекулалық салмағы алынған пленкалардың механикалық беріктігіне, икемділігіне және өткізгіштігіне әсер етуі мүмкін. Жоғары DS мәндері және төменгі молекулалық салмақтар полимер тізбектерінің қысқаруына және молекулааралық өзара әрекеттесулердің төмендеуіне байланысты төмен созылу беріктігі мен жоғары өткізгіштігі бар пленкаларға әкелуі мүмкін.
4. Әртүрлі салалардағы қолданбалар:
   • Әртүрлі DS мәндері мен молекулалық салмақтары бар CMC әртүрлі салаларда, соның ішінде тамақ, фармацевтика, косметика, тоқыма және мұнай бұрғылау салаларында қолданбаларды табады.
   • Тамақ өнеркәсібінде CMC соустар, таңғыштар және сусындар сияқты өнімдерде қоюлатқыш, тұрақтандырғыш және эмульгатор ретінде қолданылады. CMC сортын таңдау түпкілікті өнімнің қалаған құрылымына, ауыздық сезіміне және тұрақтылық талаптарына байланысты.
   • Фармацевтикалық құрамдарда CMC таблеткаларда, капсулаларда және ауызша суспензияларда байланыстырушы, ыдыратушы және қабық түзетін агент ретінде қызмет етеді. DS және CMC молекулалық салмағы препараттың шығарылу кинетикасына, биожетімділігіне және пациенттің сәйкестігіне әсер етуі мүмкін.
   • Косметика өнеркәсібінде CMC кремдерде, лосьондарда және шаш күтімі өнімдерінде қалыңдатқыш, тұрақтандырғыш және ылғалдандырғыш ретінде қолданылады. CMC дәрежесін таңдау текстура, таралу мүмкіндігі және сенсорлық атрибуттар сияқты факторларға байланысты.
   • Мұнай бұрғылау өнеркәсібінде CMC бұрғылау сұйықтықтарында тұтқыр, сұйықтықтың жоғалуын бақылау агенті және тақтатас ингибиторы ретінде қолданылады. DS және CMC молекулалық салмағы оның ұңғыма тұрақтылығын сақтауда, сұйықтықтың жоғалуын бақылауда және саздың ісінуін тежеуде оның өнімділігіне әсер етуі мүмкін.

Қорытынды:

Ауыстыру дәрежесі (DS) мен натрий карбоксиметилцеллюлозасының (CMC) молекулалық салмағы арасындағы байланыс күрделі және CMC синтезіне, құрылымына және қасиеттеріне байланысты көптеген факторларға әсер етеді. Жоғары DS мәндері әдетте CMC төмен молекулалық салмақтарына сәйкес келеді, ал төмен DS мәндері және жоғары молекулалық салмақтар полимер тізбегінің ұзағырақ болуына және орта есеппен жоғары молекулалық салмаққа әкеледі. Бұл қатынасты түсіну тамақ, фармацевтика, косметика, тоқыма және мұнай бұрғылауды қоса алғанда, әртүрлі салалардағы CMC қасиеттері мен өнімділігін оңтайландыру үшін өте маңызды. Негізгі тетіктерді түсіндіру және арнайы қолданбалар үшін арнайы DS және молекулалық салмақ үлестірулері бар CMC синтезі мен сипаттамасын оңтайландыру үшін қосымша зерттеулер мен әзірлемелер қажет.