Karboksymetyloceluloza (CMC) to rozpuszczalna w wodzie pochodna celulozy, szeroko stosowana w różnych gałęziach przemysłu, w tym w przemyśle spożywczym, farmaceutycznym i higienie osobistej. Stopień podstawienia (DS) jest ważnym parametrem wpływającym na właściwości CMC. W tym artykule omówimy wpływ DS na jakość karboksymetylocelulozy.
Po pierwsze, ważne jest, aby zrozumieć, jaki jest stopień substytucji. Stopień podstawienia odnosi się do liczby grup karboksymetylowych na jednostkę glukozy w łańcuchu celulozy. CMC wytwarza się w wyniku reakcji celulozy z monochlorooctanem sodu i wodorotlenkiem sodu. Podczas tej reakcji grupy hydroksylowe w łańcuchu celulozy zostają zastąpione grupami karboksymetylowymi. Stopień podstawienia można kontrolować zmieniając warunki reakcji, takie jak stężenie wodorotlenku sodu i monochlorooctanu sodu, czas reakcji i temperaturę.
DS CMC wpływa na jego właściwości fizyczne i chemiczne, takie jak rozpuszczalność, lepkość i stabilność termiczna. CMC o niskim DS ma wyższy stopień krystaliczności i jest mniej rozpuszczalna w wodzie niż CMC o wysokim DS. Dzieje się tak dlatego, że grupy karboksymetylowe w CMC o niskim DS znajdują się na powierzchni łańcucha celulozy, co zmniejsza jego rozpuszczalność w wodzie. Natomiast CMC o wysokim DS ma bardziej amorficzną strukturę i jest lepiej rozpuszczalna w wodzie niż CMC o niskim DS.
DS ma również wpływ na lepkość CMC. CMC o niskim DS ma niższą lepkość niż CMC o wysokim DS. Dzieje się tak, ponieważ grupy karboksymetylowe w CMC o niskim DS są bardziej oddalone od siebie, co zmniejsza interakcję między łańcuchami celulozy i obniża lepkość. Natomiast CMC o wysokim DS ma wyższą lepkość, ponieważ grupy karboksymetylowe są bliżej siebie, co zwiększa oddziaływanie między łańcuchami celulozy i podnosi lepkość.
Oprócz właściwości fizycznych DS CMC wpływa również na jego właściwości chemiczne. CMC o niskim DS jest mniej stabilny w wysokich temperaturach i wartościach pH niż CMC o wysokim DS. Dzieje się tak, ponieważ grupy karboksymetylowe w CMC o niskim DS są bardziej podatne na hydrolizę i mogą rozkładać się w trudnych warunkach. Natomiast CMC o wysokim DS jest bardziej stabilny w wysokich temperaturach i wartościach pH, ponieważ grupy karboksymetylowe są mocniej związane z łańcuchem celulozy.
Czas publikacji: 10 marca 2023 r