Karboksimetilceluloze (CMC) un hidroksietilceluloze (HEC) ir divi plaši izplatīti celulozes atvasinājumi, kurus plaši izmanto pārtikā, medicīnā, kosmētikā, būvmateriālos un citās jomās. Lai gan tie abi ir iegūti no dabiskās celulozes un iegūti ķīmiski modificējot, pastāv acīmredzamas atšķirības ķīmiskajā struktūrā, fizikāli ķīmiskajās īpašībās, pielietojuma jomās un funkcionālajā iedarbībā.
1. Ķīmiskā struktūra
Karboksimetilcelulozes (CMC) galvenā strukturālā iezīme ir tāda, ka celulozes molekulās esošās hidroksilgrupas tiek aizstātas ar karboksimetilgrupām (-CH2COOH). Šī ķīmiskā modifikācija padara CMC īpaši ūdenī šķīstošu, īpaši ūdenī, veidojot viskozu koloidālu šķīdumu. Tā šķīduma viskozitāte ir cieši saistīta ar tā aizvietošanas pakāpi (ti, karboksimetilaizvietošanas pakāpi).
Hidroksietilceluloze (HEC) veidojas, aizstājot hidroksilgrupas celulozē ar hidroksietilu (-CH2CH2OH). Hidroksietilgrupa HEC molekulā palielina celulozes šķīdību ūdenī un hidrofilitāti, kā arī noteiktos apstākļos var veidot želeju. Šī struktūra ļauj HEC uzrādīt labus sabiezēšanas, suspensijas un stabilizācijas efektus ūdens šķīdumā.
2. Fizikālās un ķīmiskās īpašības
Šķīdība ūdenī:
CMC var pilnībā izšķīdināt gan aukstā, gan karstā ūdenī, veidojot caurspīdīgu vai caurspīdīgu koloidālu šķīdumu. Tā šķīdumam ir augsta viskozitāte, un viskozitāte mainās atkarībā no temperatūras un pH vērtības. HEC var izšķīdināt arī aukstā un karstā ūdenī, taču, salīdzinot ar CMC, tā šķīšanas ātrums ir lēnāks un nepieciešams ilgāks laiks, lai izveidotu vienotu šķīdumu. HEC šķīduma viskozitāte ir salīdzinoši zema, taču tai ir labāka sāls izturība un stabilitāte.
Viskozitātes regulēšana:
CMC viskozitāti viegli ietekmē pH vērtība. Tas parasti ir augstāks neitrālos vai sārmainos apstākļos, bet viskozitāte ievērojami samazināsies stipri skābos apstākļos. HEC viskozitāti mazāk ietekmē pH vērtība, tai ir plašāks pH stabilitātes diapazons, un tas ir piemērots lietošanai dažādos skābos un sārmainos apstākļos.
Sāls izturība:
CMC ir ļoti jutīgs pret sāli, un sāls klātbūtne ievērojami samazinās tā šķīduma viskozitāti. No otras puses, HEC ir spēcīga pretestība pret sāli un joprojām var saglabāt labu sabiezēšanas efektu vidē ar augstu sāls saturu. Tāpēc HEC ir acīmredzamas priekšrocības sistēmās, kurās nepieciešams izmantot sāļus.
3. Pielietojuma jomas
Pārtikas rūpniecība:
CMC plaši izmanto pārtikas rūpniecībā kā biezinātāju, stabilizatoru un emulgatoru. Piemēram, tādos produktos kā saldējums, dzērieni, ievārījumi un mērces, CMC var uzlabot produkta garšu un stabilitāti. Pārtikas rūpniecībā HEC tiek izmantots salīdzinoši reti un galvenokārt tiek izmantots dažos produktos ar īpašām prasībām, piemēram, mazkaloriju pārtikā un īpašos uztura bagātinātājos.
Medicīna un kosmētika:
CMC bieži izmanto, lai pagatavotu ilgstošas darbības tabletes no zālēm, acu šķidrumiem utt., jo tā ir laba bioloģiskā saderība un drošība. HEC tiek plaši izmantots kosmētikā, piemēram, losjonos, krēmos un šampūnos, pateicoties tā izcilajām plēvi veidojošajām un mitrinošajām īpašībām, kas var nodrošināt labu sajūtu un mitrinošu efektu.
Būvmateriāli:
Būvmateriālos gan CMC, gan HEC var izmantot kā biezinātājus un ūdens aizturētājus, īpaši cementa un ģipša bāzes materiālos. HEC plašāk tiek izmantots būvmateriālos, jo ir laba sāls izturība un stabilitāte, kas var uzlabot materiālu konstrukcijas veiktspēju un izturību.
Eļļas ieguve:
Eļļas ieguvē CMC kā urbšanas šķidruma piedeva var efektīvi kontrolēt dubļu viskozitāti un ūdens zudumus. HEC, pateicoties tā izcilajai sāls izturībai un sabiezēšanas īpašībām, ir kļuvusi par svarīgu sastāvdaļu naftas atradņu ķimikālijās, ko izmanto urbšanas šķidrumos un sašķelšanas šķidrumos, lai uzlabotu darbības efektivitāti un ekonomiskos ieguvumus.
4. Vides aizsardzība un bioloģiskā noārdīšanās
Gan CMC, gan HEC ir iegūti no dabīgās celulozes, un tiem ir laba bionoārdīšanās spēja un videi draudzīgums. Dabiskajā vidē mikroorganismi tos var noārdīt, veidojot nekaitīgas vielas, piemēram, oglekļa dioksīdu un ūdeni, tādējādi samazinot vides piesārņojumu. Turklāt, tā kā tie nav toksiski un nekaitīgi, tos plaši izmanto produktos, kas nonāk tiešā saskarē ar cilvēka ķermeni, piemēram, pārtikā, medicīnā un kosmētikā.
Lai gan karboksimetilceluloze (CMC) un hidroksietilceluloze (HEC) ir celulozes atvasinājumi, tām ir būtiskas atšķirības ķīmiskajā struktūrā, fizikāli ķīmiskajās īpašībās, pielietojuma jomās un funkcionālajā iedarbībā. CMC tiek plaši izmantots pārtikā, medicīnā, naftas ieguvē un citās jomās, pateicoties tā augstajai viskozitātei un uzņēmībai pret apkārtējās vides ietekmi. HEC tomēr plašāk tiek izmantots kosmētikā, būvmateriālos u.c., pateicoties lieliskajai sāls izturībai, stabilitātei un plēvi veidojošajām īpašībām. Izvēloties to lietot, ir nepieciešams izvēlēties piemērotāko celulozes atvasinājumu atbilstoši konkrētajam pielietojuma scenārijam un vajadzībām, lai sasniegtu vislabāko lietošanas efektu.
Publicēšanas laiks: 21. augusts 2024