Karboksimetilceliuliozė (CMC) ir metilceliuliozė (MC) yra du celiuliozės dariniai, plačiai naudojami daugelyje pramonės šakų. Nors jie abu yra gauti iš natūralios celiuliozės, dėl skirtingų cheminių modifikavimo procesų CMC ir MC turi reikšmingų cheminės struktūros, fizinių ir cheminių savybių bei taikymo sričių skirtumų.
1. Šaltinis ir pagrindinė apžvalga
Karboksimetilceliuliozė (CMC) gaunama natūraliai celiuliozei reaguojant su chloracto rūgštimi po apdorojimo šarmais. Tai anijoninis vandenyje tirpus celiuliozės darinys. CMC paprastai egzistuoja natrio druskos pavidalu, todėl jis taip pat vadinamas natrio karboksimetilceliulioze (Na-CMC). Dėl gero tirpumo ir klampumo reguliavimo funkcijos CMC plačiai naudojamas maisto, farmacijos, naftos gręžimo, tekstilės ir popieriaus pramonėje.
Metilceliuliozė (MC) gaunama metilinant celiuliozę metilo chloridu (arba kitais metilinimo reagentais). Tai nejoninės celiuliozės darinys. MC pasižymi terminiu gelio savybėmis, tirpalas kietėja kaitinant ir tirpsta vėsdamas. Dėl savo unikalių savybių MC plačiai naudojamas statybinių medžiagų, farmacijos preparatų, dangų, maisto ir kitose pramonės šakose.
2. Cheminė struktūra
Pagrindinė CMC struktūra yra karboksimetilo grupės (–CH2COOH) įvedimas į celiuliozės β-1,4-gliukozidinės jungties gliukozės vienetą. Ši karboksilo grupė daro jį anijoniniu. CMC molekulinėje struktūroje yra daug natrio karboksilato grupių. Šios grupės lengvai disocijuoja vandenyje, todėl CMC molekulės yra neigiamai įkrautos, todėl jai suteikiamas geras tirpumas vandenyje ir tirštinimo savybės.
MC molekulinė struktūra yra metoksi grupių (-OCH3) įvedimas į celiuliozės molekules ir šios metoksi grupės pakeičia dalį hidroksilo grupių celiuliozės molekulėse. MC struktūroje nėra jonizuotų grupių, todėl ji yra nejoninė, vadinasi, tirpale nesiskiria ir neįsikrauna. Unikalios šiluminio gelio savybės atsiranda dėl šių metoksi grupių buvimo.
3. Tirpumas ir fizikinės savybės
CMC gerai tirpsta vandenyje ir gali greitai ištirpti šaltame vandenyje, sudarydamas skaidrų klampų skystį. Kadangi tai yra anijoninis polimeras, CMC tirpumą veikia jonų stiprumas ir vandens pH vertė. Aplinkoje, kurioje yra daug druskos arba stiprios rūgšties, CMC tirpumas ir stabilumas sumažės. Be to, CMC klampumas yra gana stabilus esant skirtingoms temperatūroms.
MC tirpumas vandenyje priklauso nuo temperatūros. Jį galima ištirpinti šaltame vandenyje, tačiau kaitinant susidarys gelis. Ši šiluminė gelio savybė leidžia MC atlikti specialias funkcijas maisto pramonėje ir statybinėse medžiagose. MC klampumas mažėja kylant temperatūrai, jis turi gerą atsparumą fermentiniam skaidymui ir stabilumui.
4. Klampumo charakteristikos
CMC klampumas yra viena iš svarbiausių jo fizinių savybių. Klampumas yra glaudžiai susijęs su jo molekuline mase ir pakeitimo laipsniu. CMC tirpalo klampumas yra gerai reguliuojamas, paprastai sukuria didesnį klampumą esant mažai koncentracijai (1% -2%), todėl jis dažnai naudojamas kaip tirštiklis, stabilizatorius ir suspenduojantis agentas.
MC klampumas taip pat priklauso nuo jo molekulinės masės ir pakeitimo laipsnio. MC su skirtingu pakeitimo laipsniu turi skirtingas klampos charakteristikas. MC taip pat turi gerą tirštinimo efektą tirpale, tačiau kaitinamas iki tam tikros temperatūros, MC tirpalas sužels. Ši želianti savybė plačiai naudojama statybų pramonėje (pvz., gipso, cemento) ir maisto perdirbime (pvz., tirštinant, formuojant plėvelę ir kt.).
5. Taikymo sritys
CMC maisto pramonėje dažniausiai naudojamas kaip tirštiklis, emulsiklis, stabilizatorius ir suspenduojantis agentas. Pavyzdžiui, leduose, jogurte ir vaisių gėrimuose CMC gali veiksmingai užkirsti kelią sudedamųjų dalių atsiskyrimui ir pagerinti produkto skonį bei stabilumą. Naftos pramonėje CMC naudojamas kaip purvo valymo priemonė, padedanti kontroliuoti gręžimo skysčių sklandumą ir skysčių praradimą. Be to, CMC taip pat naudojamas celiuliozės modifikavimui popieriaus pramonėje ir kaip klijavimo agentas tekstilės pramonėje.
MC plačiai naudojamas statybų pramonėje, ypač sausuose skiediniuose, plytelių klijuose ir glaisto milteliuose. Kaip tirštiklis ir vandenį sulaikanti medžiaga, MC gali pagerinti konstrukcijos našumą ir sukibimo stiprumą. Farmacijos pramonėje MC naudojamas kaip tablečių rišiklis, ilgalaikio atpalaidavimo medžiagos ir kapsulių sienelių medžiagos. Jo termogelio savybės leidžia kontroliuoti tam tikrų formų išsiskyrimą. Be to, MC taip pat naudojamas maisto pramonėje kaip tirštiklis, stabilizatorius ir emulsiklis maistui, pavyzdžiui, padažams, įdarams, duonai ir kt.
6. Sauga ir biologinis skaidumas
CMC laikomas saugiu maisto priedu. Išsamūs toksikologiniai tyrimai parodė, kad rekomenduojamomis dozėmis CMC yra nekenksmingas žmogaus organizmui. Kadangi CMC yra natūralios celiuliozės darinys, pasižymintis geru biologiniu skaidymu, jis yra gana draugiškas aplinkai ir gali būti skaidomas mikroorganizmų.
MC taip pat laikomas saugiu priedu ir plačiai naudojamas vaistuose, maisto produktuose ir kosmetikoje. Dėl nejoninės prigimties jis yra labai stabilus in vivo ir in vitro. Nors MC nėra taip biologiškai skaidus kaip CMC, jį taip pat gali skaidyti mikroorganizmai tam tikromis sąlygomis.
Nors karboksimetilceliuliozė ir metilceliuliozė yra gaunamos iš natūralios celiuliozės, praktikoje jų savybės skiriasi dėl skirtingų cheminių struktūrų, fizinių savybių ir taikymo sričių. CMC yra plačiai naudojamas maisto, farmacijos ir pramonės srityse dėl savo gero tirpumo vandenyje, tirštinimo ir suspensijos savybių, o MC užima svarbią vietą statybos, farmacijos ir maisto pramonėje dėl savo terminio gelio savybių ir stabilumo. Abi turi unikalų pritaikymą šiuolaikinėje pramonėje, abi yra ekologiškos ir aplinką tausojančios medžiagos.
Paskelbimo laikas: 2024-10-18