Karboximetylcellulosa (CMC) och metylcellulosa (MC) är två cellulosaderivat som ofta används i många industrier. Även om de båda är härledda från naturlig cellulosa, på grund av olika kemiska modifieringsprocesser, har CMC och MC betydande skillnader i kemisk struktur, fysikaliska och kemiska egenskaper och användningsområden.
1. Källa och grundläggande översikt
Karboximetylcellulosa (CMC) framställs genom att naturlig cellulosa reageras med klorättiksyra efter alkalibehandling. Det är ett anjoniskt vattenlösligt cellulosaderivat. CMC finns vanligtvis i form av natriumsalt, så det kallas också för natriumkarboximetylcellulosa (Na-CMC). På grund av sin goda löslighet och viskositetsjusteringsfunktion används CMC i stor utsträckning inom livsmedels-, läkemedels-, oljeborrnings-, textil- och pappersindustrin.
Metylcellulosa (MC) framställs genom att metylera cellulosa med metylklorid (eller andra metyleringsreagens). Det är ett nonjoniskt cellulosaderivat. MC har termiska gelegenskaper, lösningen stelnar vid upphettning och löser sig vid kylning. På grund av sina unika egenskaper används MC flitigt i byggmaterial, farmaceutiska preparat, beläggningar, livsmedel och andra industrier.
2. Kemisk struktur
Den grundläggande strukturen för CMC är införandet av en karboximetylgrupp (–CH2COOH) på glukosenheten i β-1,4-glukosidbindningen av cellulosa. Denna karboxylgrupp gör den anjonisk. Den molekylära strukturen hos CMC har ett stort antal natriumkarboxylatgrupper. Dessa grupper dissocieras lätt i vatten, vilket gör CMC-molekylerna negativt laddade, vilket ger den goda vattenlöslighet och förtjockningsegenskaper.
Molekylstrukturen hos MC är införandet av metoxigrupper (–OCH3) i cellulosamolekylerna, och dessa metoxigrupper ersätter en del av hydroxylgrupperna i cellulosamolekylerna. Det finns inga joniserade grupper i MC-strukturen, så den är nonjonisk, vilket betyder att den inte dissocierar eller laddas i lösning. Dess unika termiska gelegenskaper orsakas av närvaron av dessa metoxigrupper.
3. Löslighet och fysikaliska egenskaper
CMC har god löslighet i vatten och kan snabbt lösas upp i kallt vatten för att bilda en transparent viskös vätska. Eftersom det är en anjonisk polymer, påverkas lösligheten av CMC av vattenstyrkan och pH-värdet. I miljöer med hög salthalt eller starka sura förhållanden kommer lösligheten och stabiliteten för CMC att minska. Dessutom är viskositeten för CMC relativt stabil vid olika temperaturer.
Lösligheten av MC i vatten beror på temperaturen. Den kan lösas i kallt vatten men bildar en gel när den värms upp. Denna termiska gel-egenskap gör det möjligt för MC att spela speciella funktioner inom livsmedelsindustrin och byggmaterial. Viskositeten för MC minskar när temperaturen ökar, och den har god motståndskraft mot enzymatisk nedbrytning och stabilitet.
4. Viskositetsegenskaper
Viskositeten hos CMC är en av dess viktigaste fysikaliska egenskaper. Viskositeten är nära relaterad till dess molekylvikt och substitutionsgrad. Viskositeten för CMC-lösningen har god justerbarhet, vilket vanligtvis ger högre viskositet vid låg koncentration (1%-2%), så den används ofta som förtjockningsmedel, stabiliseringsmedel och suspenderingsmedel.
Viskositeten för MC är också relaterad till dess molekylvikt och substitutionsgrad. MC med olika grader av substitution har olika viskositetsegenskaper. MC har också en bra förtjockningseffekt i lösningen, men vid upphettning till en viss temperatur kommer MC-lösningen att gela. Denna gelningsegenskap används ofta inom byggindustrin (såsom gips, cement) och livsmedelsbearbetning (såsom förtjockning, filmbildning, etc.).
5. Användningsområden
CMC används ofta som förtjockningsmedel, emulgeringsmedel, stabiliseringsmedel och suspenderingsmedel i livsmedelsindustrin. Till exempel i glass, yoghurt och fruktdrycker kan CMC effektivt förhindra separation av ingredienser och förbättra produktens smak och stabilitet. Inom petroleumindustrin används CMC som ett slambehandlingsmedel för att hjälpa till att kontrollera borrvätskors fluiditet och vätskeförlust. Dessutom används CMC även för massamodifiering inom pappersindustrin och som limningsmedel inom textilindustrin.
MC används i stor utsträckning inom byggbranschen, speciellt i torrbruk, kakellim och spackelpulver. Som ett förtjockningsmedel och vattenhållande medel kan MC förbättra konstruktionsprestanda och bindningsstyrka. Inom läkemedelsindustrin används MC som tablettbindare, fördröjd frisättningsmaterial och kapselväggmaterial. Dess termogelningsegenskaper möjliggör kontrollerad frisättning i vissa formuleringar. Dessutom används MC även inom livsmedelsindustrin som förtjockningsmedel, stabiliseringsmedel och emulgeringsmedel för livsmedel, såsom såser, fyllningar, bröd m.m.
6. Säkerhet och biologisk nedbrytbarhet
CMC anses vara en säker livsmedelstillsats. Omfattande toxikologiska studier har visat att CMC är ofarligt för människokroppen vid den rekommenderade dosen. Eftersom CMC är ett derivat baserat på naturlig cellulosa och har god biologisk nedbrytbarhet är det relativt miljövänligt och kan brytas ned av mikroorganismer.
MC anses också vara en säker tillsats och används flitigt i mediciner, livsmedel och kosmetika. Dess icke-joniska natur gör den mycket stabil in vivo och in vitro. Även om MC inte är lika biologiskt nedbrytbart som CMC, kan det också brytas ned av mikroorganismer under specifika förhållanden.
Även om karboximetylcellulosa och metylcellulosa båda härrör från naturlig cellulosa, har de olika egenskaper i praktiska tillämpningar på grund av deras olika kemiska strukturer, fysikaliska egenskaper och användningsområde. CMC används i stor utsträckning inom livsmedels-, läkemedels- och industriområdet på grund av dess goda vattenlöslighet, förtjocknings- och suspensionsegenskaper, medan MC intar en viktig position inom bygg-, läkemedels- och livsmedelsindustrin på grund av dess termiska gelegenskaper och stabilitet. Båda har unika tillämpningar inom modern industri, och båda är gröna och miljövänliga material.
Posttid: 18-10-2024