Karboxymetylcelulóza (CMC) a hydroxyetylcelulóza (HEC) sú dva bežné deriváty celulózy, ktoré sa široko používajú v potravinárstve, medicíne, kozmetike, stavebných materiáloch a iných oblastiach. Hoci sú oba odvodené z prírodnej celulózy a získané chemickou modifikáciou, existujú zjavné rozdiely v chemickej štruktúre, fyzikálno-chemických vlastnostiach, oblastiach použitia a funkčných účinkoch.
1. Chemická štruktúra
Hlavným štruktúrnym znakom karboxymetylcelulózy (CMC) je, že hydroxylové skupiny na molekulách celulózy sú nahradené karboxymetylovými (-CH2COOH) skupinami. Táto chemická modifikácia robí CMC extrémne rozpustným vo vode, najmä vo vode za vzniku viskózneho koloidného roztoku. Viskozita jeho roztoku úzko súvisí s jeho stupňom substitúcie (tj stupňom karboxymetylovej substitúcie).
Hydroxyetylcelulóza (HEC) vzniká nahradením hydroxylových skupín v celulóze hydroxyetylom (-CH2CH2OH). Hydroxyetylová skupina v molekule HEC zvyšuje rozpustnosť vo vode a hydrofilitu celulózy a za určitých podmienok môže vytvárať gél. Táto štruktúra umožňuje HEC vykazovať dobré zahusťovacie, suspendačné a stabilizačné účinky vo vodnom roztoku.
2. Fyzikálne a chemické vlastnosti
Rozpustnosť vo vode:
CMC sa môže úplne rozpustiť v studenej aj horúcej vode za vzniku priehľadného alebo priesvitného koloidného roztoku. Jeho roztok má vysokú viskozitu a viskozita sa mení s teplotou a hodnotou pH. HEC je možné rozpustiť aj v studenej a horúcej vode, ale v porovnaní s CMC je rýchlosť jeho rozpúšťania pomalšia a vytvorenie jednotného roztoku trvá dlhšie. Viskozita roztoku HEC je relatívne nízka, ale má lepšiu odolnosť voči soli a stabilitu.
Úprava viskozity:
Viskozita CMC je ľahko ovplyvnená hodnotou pH. Zvyčajne je vyššia v neutrálnych alebo alkalických podmienkach, ale viskozita sa výrazne zníži v silne kyslých podmienkach. Viskozita HEC je menej ovplyvnená hodnotou pH, má širší rozsah stability pH a je vhodná pre aplikácie v rôznych kyslých a alkalických podmienkach.
Odolnosť voči soli:
CMC je vysoko citlivý na soľ a prítomnosť soli výrazne zníži viskozitu jeho roztoku. Na druhej strane HEC vykazuje silnú odolnosť voči soli a stále môže udržiavať dobrý zahusťovací účinok v prostredí s vysokým obsahom soli. Preto má HEC zjavné výhody v systémoch, ktoré vyžadujú použitie solí.
3. Oblasti použitia
Potravinársky priemysel:
CMC sa široko používa v potravinárskom priemysle ako zahusťovadlo, stabilizátor a emulgátor. Napríklad v produktoch, ako je zmrzlina, nápoje, džemy a omáčky, môže CMC zlepšiť chuť a stabilitu produktu. HEC sa v potravinárskom priemysle používa pomerne zriedkavo a používa sa najmä v niektorých výrobkoch so špeciálnymi požiadavkami, ako sú nízkokalorické potraviny a špeciálne výživové doplnky.
Medicína a kozmetika:
CMC sa často používa na prípravu tabliet liekov s predĺženým uvoľňovaním, očných tekutín atď., pretože má dobrú biokompatibilitu a bezpečnosť. HEC je široko používaný v kozmetike, ako sú pleťové vody, krémy a šampóny, vďaka svojim vynikajúcim filmotvorným a zvlhčujúcim vlastnostiam, ktoré môžu poskytnúť dobrý pocit a zvlhčujúci účinok.
Stavebné materiály:
V stavebných materiáloch môžu byť CMC aj HEC použité ako zahusťovadlá a zadržiavače vody, najmä v materiáloch na báze cementu a sadry. HEC sa častejšie používa v stavebných materiáloch vďaka svojej dobrej odolnosti voči soli a stabilite, čo môže zlepšiť konštrukčný výkon a trvanlivosť materiálov.
Ťažba ropy:
Pri ťažbe ropy môže CMC ako prísada do vrtnej kvapaliny účinne kontrolovať viskozitu a stratu vody bahna. HEC sa vďaka svojej vynikajúcej odolnosti voči soli a zahusťovacím vlastnostiam stal dôležitou zložkou chemikálií na ropných poliach, ktoré sa používajú vo vrtných a štiepnych kvapalinách na zlepšenie prevádzkovej účinnosti a ekonomických výhod.
4. Ochrana životného prostredia a biologická odbúrateľnosť
CMC aj HEC sú odvodené z prírodnej celulózy a majú dobrú biologickú odbúrateľnosť a sú šetrné k životnému prostrediu. V prirodzenom prostredí môžu byť degradované mikroorganizmami za vzniku neškodných látok, ako je oxid uhličitý a voda, čím sa znižuje znečistenie životného prostredia. Navyše, keďže sú netoxické a zdravotne nezávadné, sú široko používané v produktoch, ktoré prichádzajú do priameho kontaktu s ľudským telom, ako sú potraviny, lieky a kozmetika.
Hoci karboxymetylcelulóza (CMC) a hydroxyetylcelulóza (HEC) sú deriváty celulózy, majú významné rozdiely v chemickej štruktúre, fyzikálno-chemických vlastnostiach, oblastiach použitia a funkčných účinkoch. CMC je široko používaný v potravinárstve, medicíne, ťažbe ropy a iných oblastiach vďaka svojej vysokej viskozite a náchylnosti na vplyvy prostredia. HEC sa však viac používa v kozmetike, stavebných materiáloch atď. kvôli svojej vynikajúcej odolnosti voči soliam, stabilite a filmotvorným vlastnostiam. Pri voľbe jeho použitia je potrebné zvoliť najvhodnejší derivát celulózy podľa konkrétneho scenára použitia a potrieb na dosiahnutie najlepšieho efektu použitia.
Čas odoslania: 21. augusta 2024