Carboximetil celuloza (CMC) și metil celuloza (MC) sunt doi derivați de celuloză utilizați pe scară largă în multe industrii. Deși ambele sunt derivate din celuloză naturală, datorită proceselor diferite de modificare chimică, CMC și MC au diferențe semnificative în structura chimică, proprietăți fizice și chimice și domenii de aplicare.
1. Sursă și prezentare generală de bază
Carboximetilceluloza (CMC) se prepară prin reacția celulozei naturale cu acid cloracetic după tratarea alcalină. Este un derivat anionic de celuloză solubil în apă. CMC există de obicei sub formă de sare de sodiu, așa că este numit și carboximetil celuloză de sodiu (Na-CMC). Datorită solubilității bune și funcției de ajustare a vâscozității, CMC este utilizat pe scară largă în industria alimentară, farmaceutică, foraj petrolier, textil și hârtie.
Metilceluloza (MC) se prepară prin metilarea celulozei cu clorură de metil (sau alți reactivi de metilare). Este un derivat neionic de celuloză. MC are proprietăți de gel termic, soluția se solidifică când este încălzită și se dizolvă când este răcită. Datorită proprietăților sale unice, MC este utilizat pe scară largă în materiale de construcție, preparate farmaceutice, acoperiri, alimente și alte industrii.
2. Structura chimică
Structura de bază a CMC este introducerea unei grupări carboximetil (–CH2COOH) pe unitatea de glucoză a legăturii β-1,4-glucozidice a celulozei. Această grupă carboxil îl face anionic. Structura moleculară a CMC are un număr mare de grupări carboxilat de sodiu. Aceste grupări sunt ușor disociate în apă, ceea ce face ca moleculele CMC să fie încărcate negativ, oferindu-i astfel o bună solubilitate în apă și proprietăți de îngroșare.
Structura moleculară a MC este introducerea grupărilor metoxi (–OCH3) în moleculele de celuloză, iar aceste grupări metoxi înlocuiesc o parte din grupările hidroxil din moleculele de celuloză. Nu există grupări ionizate în structura MC, deci este neionică, ceea ce înseamnă că nu se disociază sau nu se încarcă în soluție. Proprietățile sale unice de gel termic sunt cauzate de prezența acestor grupări metoxi.
3. Solubilitate și proprietăți fizice
CMC are o solubilitate bună în apă și se poate dizolva rapid în apă rece pentru a forma un lichid vâscos transparent. Deoarece este un polimer anionic, solubilitatea CMC este afectată de puterea ionică și valoarea pH-ului apei. În medii cu conținut ridicat de sare sau în condiții de acid puternic, solubilitatea și stabilitatea CMC vor scădea. În plus, vâscozitatea CMC este relativ stabilă la diferite temperaturi.
Solubilitatea MC în apă depinde de temperatură. Poate fi dizolvat în apă rece, dar va forma un gel când este încălzit. Această proprietate a gelului termic îi permite MC să joace funcții speciale în industria alimentară și materialele de construcție. Vâscozitatea MC scade pe măsură ce temperatura crește și are o bună rezistență la degradarea enzimatică și stabilitate.
4. Caracteristici de vâscozitate
Vâscozitatea CMC este una dintre cele mai importante proprietăți fizice ale sale. Vâscozitatea este strâns legată de greutatea sa moleculară și de gradul de substituție. Vâscozitatea soluției CMC are o bună reglabilitate, producând de obicei vâscozitate mai mare la concentrație scăzută (1%-2%), deci este adesea folosită ca agent de îngroșare, stabilizator și suspendare.
Vâscozitatea MC este, de asemenea, legată de greutatea sa moleculară și de gradul de substituție. MC cu grade diferite de substituție are caracteristici de vâscozitate diferite. MC are, de asemenea, un efect bun de îngroșare în soluție, dar atunci când este încălzită la o anumită temperatură, soluția de MC se va gelifica. Această proprietate de gelifiere este utilizată pe scară largă în industria construcțiilor (cum ar fi gipsul, cimentul) și prelucrarea alimentelor (cum ar fi îngroșarea, formarea peliculei etc.).
5. Domenii de aplicare
CMC este utilizat în mod obișnuit ca agent de îngroșare, emulgator, stabilizator și agent de suspendare în industria alimentară. De exemplu, în înghețată, iaurt și băuturi din fructe, CMC poate preveni eficient separarea ingredientelor și poate îmbunătăți gustul și stabilitatea produsului. În industria petrolului, CMC este utilizat ca agent de tratare a noroiului pentru a ajuta la controlul fluidității și pierderii fluidelor fluidelor de foraj. În plus, CMC este, de asemenea, utilizat pentru modificarea pastei în industria hârtiei și ca agent de dimensionare în industria textilă.
MC este utilizat pe scară largă în industria construcțiilor, în special în mortare uscate, adezivi pentru plăci și pulberi de chit. Ca agent de îngroșare și agent de reținere a apei, MC poate îmbunătăți performanța construcției și rezistența lipirii. În industria farmaceutică, MC este utilizat ca lianți pentru tablete, materiale cu eliberare susținută și materiale pentru pereții capsulelor. Proprietățile sale de termogelificare permit eliberarea controlată în anumite formulări. În plus, MC este folosit și în industria alimentară ca agent de îngroșare, stabilizator și emulgator pentru alimente, cum ar fi sosuri, umpluturi, pâine etc.
6. Siguranță și biodegradabilitate
CMC este considerat un aditiv alimentar sigur. Studiile toxicologice ample au arătat că CMC este inofensiv pentru corpul uman la doza recomandată. Deoarece CMC este un derivat pe bază de celuloză naturală și are o bună biodegradabilitate, este relativ prietenos cu mediul și poate fi degradat de microorganisme.
MC este, de asemenea, considerat un aditiv sigur și este utilizat pe scară largă în medicamente, alimente și produse cosmetice. Natura sa neionică îl face foarte stabil in vivo și in vitro. Deși MC nu este la fel de biodegradabil ca CMC, este, de asemenea, capabil să fie degradat de microorganisme în condiții specifice.
Deși carboximetil celuloza și metil celuloza sunt ambele derivate din celuloza naturală, ele au caracteristici diferite în aplicații practice datorită structurilor chimice, proprietăților fizice și domeniilor de aplicare diferite. CMC este utilizat pe scară largă în domeniul alimentar, farmaceutic și industrial datorită proprietăților sale bune de solubilitate în apă, îngroșare și suspensie, în timp ce MC ocupă o poziție importantă în industria construcțiilor, farmaceutică și alimentară datorită proprietăților și stabilității gelului termic. Ambele au aplicații unice în industria modernă și ambele sunt materiale ecologice și ecologice.
Ora postării: 18-oct-2024