DS आणि सोडियम CMC च्या आण्विक वजनाचा काय संबंध आहे

सोडियम कार्बोक्झिमेथिल सेल्युलोज (CMC) हा एक बहुमुखी पाण्यात विरघळणारा पॉलिमर आहे जो सेल्युलोजपासून प्राप्त होतो, एक नैसर्गिकरित्या उद्भवणारे पॉलिसेकेराइड वनस्पतींच्या पेशींच्या भिंतींमध्ये आढळते. अन्न, औषधी, सौंदर्य प्रसाधने, कापड आणि तेल ड्रिलिंग यासह विविध उद्योगांमध्ये त्याचा वापर त्याच्या अद्वितीय गुणधर्मांमुळे आणि कार्यक्षमतेमुळे मोठ्या प्रमाणावर केला जातो.

सोडियम सीएमसीची रचना आणि गुणधर्म:

CMC सेल्युलोजच्या रासायनिक बदलाद्वारे संश्लेषित केले जाते, ज्यामध्ये कार्बोक्झिमेथिल गट (-CH2-COOH) सेल्युलोज पाठीच्या कण्यावर इथरिफिकेशन किंवा एस्टरिफिकेशन प्रतिक्रियांद्वारे सादर केले जातात. प्रतिस्थापनाची पदवी (DS) सेल्युलोज साखळीतील प्रति ग्लुकोज युनिट कार्बोक्झिमेथिल गटांची सरासरी संख्या दर्शवते. सीएमसीच्या संश्लेषण परिस्थिती आणि इच्छित गुणधर्मांवर अवलंबून DS मूल्ये सामान्यत: 0.2 ते 1.5 पर्यंत असतात.

CMC चे आण्विक वजन पॉलिमर साखळींच्या सरासरी आकाराचा संदर्भ देते आणि सेल्युलोजचा स्त्रोत, संश्लेषण पद्धत, प्रतिक्रिया परिस्थिती आणि शुद्धीकरण तंत्र यासारख्या घटकांवर अवलंबून लक्षणीयरीत्या बदलू शकतात. आण्विक वजन सहसा संख्या-सरासरी आण्विक वजन (Mn), वजन-सरासरी आण्विक वजन (Mw), आणि स्निग्धता-सरासरी आण्विक वजन (Mv) या पॅरामीटर्सद्वारे दर्शविले जाते.

सोडियम सीएमसीचे संश्लेषण:

CMC च्या संश्लेषणामध्ये सामान्यत: सोडियम हायड्रॉक्साईड (NaOH) आणि क्लोरोएसेटिक ऍसिड (ClCH2COOH) किंवा त्याचे सोडियम मीठ (NaClCH2COOH) सह सेल्युलोजची प्रतिक्रिया समाविष्ट असते. प्रतिक्रिया न्यूक्लियोफिलिक प्रतिस्थापनाद्वारे पुढे जाते, जेथे सेल्युलोज पाठीच्या कण्यावरील हायड्रॉक्सिल गट (-OH) क्लोरोएसिटाइल गटांशी (-ClCH2COOH) प्रतिक्रिया देऊन कार्बोक्झिमिथाइल गट (-CH2-COOH) तयार करतात.

CMC चे DS हे संश्लेषणादरम्यान सेल्युलोज, प्रतिक्रिया वेळ, तापमान, pH आणि इतर मापदंडांमध्ये क्लोरोएसिटिक ऍसिडचे मोलर गुणोत्तर समायोजित करून नियंत्रित केले जाऊ शकते. उच्च डीएस मूल्ये सामान्यत: क्लोरोएसिटिक ऍसिडच्या उच्च एकाग्रतेसह आणि दीर्घ प्रतिक्रिया वेळेसह प्राप्त केली जातात.

सीएमसीचे आण्विक वजन विविध घटकांद्वारे प्रभावित होते, ज्यात सुरुवातीच्या सेल्युलोज सामग्रीचे आण्विक वजन वितरण, संश्लेषणादरम्यान होणारे ऱ्हास आणि सीएमसी साखळींच्या पॉलिमरायझेशनची डिग्री यांचा समावेश होतो. भिन्न संश्लेषण पद्धती आणि प्रतिक्रिया परिस्थितींचा परिणाम CMC मध्ये भिन्न आण्विक वजन वितरण आणि सरासरी आकार असू शकतो.

डीएस आणि आण्विक वजन यांच्यातील संबंध:

प्रतिस्थापन पदवी (DS) आणि सोडियम कार्बोक्झिमेथिल सेल्युलोज (CMC) चे आण्विक वजन यांच्यातील संबंध जटिल आहे आणि CMC संश्लेषण, रचना आणि गुणधर्मांशी संबंधित अनेक घटकांनी प्रभावित आहे.

1. आण्विक वजनावर डीएसचा प्रभाव:
   • उच्च डीएस मूल्ये सामान्यतः CMC च्या कमी आण्विक वजनाशी संबंधित असतात. याचे कारण असे आहे की उच्च डीएस मूल्ये सेल्युलोज पाठीच्या कण्यामध्ये कार्बोक्झिमिथाइल गटांच्या प्रतिस्थापनाच्या मोठ्या प्रमाणात सूचित करतात, ज्यामुळे लहान पॉलिमर साखळ्या आणि सरासरी कमी आण्विक वजन होते.
   • कार्बोक्झिमेथिल गटांचा परिचय सेल्युलोज साखळ्यांमधील इंटरमॉलिक्युलर हायड्रोजन बाँडिंगमध्ये व्यत्यय आणतो, परिणामी संश्लेषणादरम्यान साखळी विखंडन आणि विखंडन होते. या ऱ्हास प्रक्रियेमुळे सीएमसीचे आण्विक वजन कमी होऊ शकते, विशेषत: उच्च डीएस मूल्यांवर आणि अधिक विस्तृत प्रतिक्रिया.
   • याउलट, कमी डीएस मूल्ये लांब पॉलिमर साखळी आणि सरासरी उच्च आण्विक वजनाशी संबंधित आहेत. याचे कारण असे की कमी प्रमाणात प्रतिस्थापनामुळे प्रति ग्लुकोज युनिट कमी कार्बोक्झिमेथिल गट तयार होतात, ज्यामुळे सुधारित न केलेल्या सेल्युलोज साखळ्यांचे दीर्घ खंड अखंड राहू शकतात.
2. DS वर आण्विक वजनाचा प्रभाव:
   • CMC चे आण्विक वजन संश्लेषणादरम्यान प्राप्त झालेल्या प्रतिस्थापनाच्या डिग्रीवर प्रभाव टाकू शकते. सेल्युलोजचे उच्च आण्विक वजन कार्बोक्झिमेथिलेशन प्रतिक्रियांसाठी अधिक प्रतिक्रियाशील साइट प्रदान करू शकतात, ज्यामुळे विशिष्ट परिस्थितींमध्ये उच्च प्रमाणात प्रतिस्थापन प्राप्त केले जाऊ शकते.
   • तथापि, सेल्युलोजचे अत्याधिक उच्च आण्विक वजन प्रतिस्थापन प्रतिक्रियांसाठी हायड्रॉक्सिल गटांच्या प्रवेशयोग्यतेमध्ये अडथळा आणू शकतात, ज्यामुळे अपूर्ण किंवा अकार्यक्षम कार्बोक्झिमेथिलेशन आणि DS मूल्ये कमी होतात.
   • याव्यतिरिक्त, सुरुवातीच्या सेल्युलोज सामग्रीचे आण्विक वजन वितरण परिणामी CMC उत्पादनातील DS मूल्यांच्या वितरणावर परिणाम करू शकते. आण्विक वजनातील विषमतेमुळे संश्लेषणादरम्यान प्रतिक्रियाशीलता आणि प्रतिस्थापन कार्यक्षमतेमध्ये फरक होऊ शकतो, ज्यामुळे अंतिम CMC उत्पादनामध्ये DS मूल्यांची विस्तृत श्रेणी निर्माण होते.

सीएमसी गुणधर्म आणि अनुप्रयोगांवर डीएस आणि आण्विक वजनाचा प्रभाव:

1. Rheological गुणधर्म:
   • प्रतिस्थापनाची डिग्री (DS) आणि CMC चे आण्विक वजन त्याच्या rheological गुणधर्मांवर प्रभाव टाकू शकते, ज्यात स्निग्धता, कातरणे पातळ होण्याचे वर्तन आणि जेल तयार करणे समाविष्ट आहे.
   • उच्च डीएस मूल्यांमुळे सामान्यतः कमी स्निग्धता आणि अधिक स्यूडोप्लास्टिक (शिअर थिनिंग) वर्तन लहान पॉलिमर साखळ्यांमुळे आणि कमी आण्विक गुंतागुंतीमुळे होते.
   • याउलट, कमी DS मूल्ये आणि उच्च आण्विक वजनांमुळे स्निग्धता वाढते आणि CMC सोल्यूशन्सचे स्यूडोप्लास्टिक वर्तन वाढवते, ज्यामुळे जाड होणे आणि निलंबन गुणधर्म सुधारतात.
2. पाण्यात विद्राव्यता आणि सूज वर्तन:
   • हायड्रोफिलिक कार्बोक्झिमिथाइल गटांच्या पॉलिमर साखळ्यांसह उच्च एकाग्रतेमुळे उच्च डीएस मूल्यांसह सीएमसी अधिक जल विद्राव्यता आणि जलद हायड्रेशन दर प्रदर्शित करते.
   • तथापि, अत्याधिक उच्च डीएस मूल्यांमुळे पाण्याची विद्राव्यता कमी होते आणि जेलची निर्मिती वाढू शकते, विशेषत: उच्च सांद्रता किंवा मल्टीव्हॅलेंट कॅशनच्या उपस्थितीत.
   • CMC चे आण्विक वजन त्याच्या सूज वर्तन आणि पाणी धारणा गुणधर्मांवर परिणाम करू शकते. उच्च आण्विक वजनाचा परिणाम सामान्यत: कमी हायड्रेशन दर आणि जास्त पाणी धरून ठेवण्याच्या क्षमतेमध्ये होतो, जे सतत सोडणे किंवा ओलावा नियंत्रण आवश्यक असलेल्या अनुप्रयोगांमध्ये फायदेशीर ठरू शकते.
3. फिल्म-फॉर्मिंग आणि बॅरियर गुणधर्म:
   • सोल्युशन किंवा डिस्पर्शनपासून तयार झालेल्या सीएमसी फिल्म्स ऑक्सिजन, आर्द्रता आणि इतर वायूंविरूद्ध अडथळा गुणधर्म प्रदर्शित करतात, ज्यामुळे ते पॅकेजिंग आणि कोटिंग अनुप्रयोगांसाठी योग्य बनतात.
   • CMC चे DS आणि आण्विक वजन परिणामी चित्रपटांच्या यांत्रिक शक्ती, लवचिकता आणि पारगम्यता प्रभावित करू शकतात. उच्च डीएस मूल्ये आणि कमी आण्विक वजन कमी तन्य शक्ती आणि लहान पॉलिमर साखळ्यांमुळे आणि कमी आंतरआण्विक परस्परसंवादामुळे उच्च पारगम्यता असलेल्या चित्रपटांना कारणीभूत ठरू शकतात.
4. विविध उद्योगांमध्ये अर्ज:
   • विविध DS मूल्ये आणि आण्विक वजनांसह CMC अन्न, औषधी, सौंदर्यप्रसाधने, कापड आणि तेल ड्रिलिंगसह विविध उद्योगांमध्ये अनुप्रयोग शोधते.
   • अन्न उद्योगात, CMC चा वापर सॉस, ड्रेसिंग आणि शीतपेये यांसारख्या उत्पादनांमध्ये जाडसर, स्टेबलायझर आणि इमल्सीफायर म्हणून केला जातो. CMC ग्रेडची निवड अंतिम उत्पादनाच्या इच्छित पोत, माउथफील आणि स्थिरतेच्या आवश्यकतांवर अवलंबून असते.
   • फार्मास्युटिकल फॉर्म्युलेशनमध्ये, CMC गोळ्या, कॅप्सूल आणि ओरल सस्पेंशनमध्ये बाईंडर, डिसइंटिग्रंट आणि फिल्म-फॉर्मिंग एजंट म्हणून काम करते. सीएमसीचे डीएस आणि आण्विक वजन औषध सोडण्याच्या गतीशास्त्र, जैवउपलब्धता आणि रुग्णाच्या अनुपालनावर प्रभाव टाकू शकतात.
   • सौंदर्यप्रसाधने उद्योगात, CMC चा वापर क्रीम, लोशन आणि केसांची काळजी घेणारे उत्पादनांमध्ये घट्ट करणारे, स्टेबलायझर आणि मॉइश्चरायझर म्हणून केला जातो. CMC ग्रेडची निवड पोत, प्रसारक्षमता आणि संवेदी गुणधर्म यासारख्या घटकांवर अवलंबून असते.
   • ऑइल ड्रिलिंग उद्योगात, सीएमसीचा वापर द्रवपदार्थ ड्रिलिंगमध्ये व्हिस्कोसिफायर, फ्लुइड लॉस कंट्रोल एजंट आणि शेल इनहिबिटर म्हणून केला जातो. सीएमसीचे डीएस आणि आण्विक वजन वेलबोअर स्थिरता राखण्यासाठी, द्रव कमी होणे नियंत्रित करण्यासाठी आणि चिकणमाती सूज रोखण्यासाठी त्याच्या कार्यक्षमतेवर परिणाम करू शकते.

निष्कर्ष:

प्रतिस्थापन पदवी (DS) आणि सोडियम कार्बोक्झिमेथिल सेल्युलोज (CMC) चे आण्विक वजन यांच्यातील संबंध जटिल आहे आणि CMC संश्लेषण, रचना आणि गुणधर्मांशी संबंधित अनेक घटकांनी प्रभावित आहे. उच्च डीएस मूल्ये सामान्यत: सीएमसीच्या कमी आण्विक वजनाशी संबंधित असतात, तर कमी डीएस मूल्ये आणि उच्च आण्विक वजनांमुळे लांब पॉलिमर साखळी आणि सरासरी उच्च आण्विक वजन असते. अन्न, फार्मास्युटिकल्स, सौंदर्य प्रसाधने, कापड आणि तेल ड्रिलिंग यासह विविध उद्योगांमध्ये CMC चे गुणधर्म आणि कार्यप्रदर्शन इष्टतम करण्यासाठी हे नाते समजून घेणे महत्त्वाचे आहे. अंतर्निहित यंत्रणा स्पष्ट करण्यासाठी आणि विशिष्ट अनुप्रयोगांसाठी अनुरूप DS आणि आण्विक वजन वितरणासह CMC चे संश्लेषण आणि वैशिष्ट्यीकरण ऑप्टिमाइझ करण्यासाठी पुढील संशोधन आणि विकास प्रयत्नांची आवश्यकता आहे.