Муносибати байни DS ва вазни молекулавии натрий CMC чӣ гуна аст

Натрий карбоксиметил селлюлоза (CMC) як полимери бисёрҷонибаи дар об ҳалшаванда аст, ки аз селлюлоза, полисахариди табиатан дар деворҳои ҳуҷайраҳои растанӣ пайдо мешавад. Он аз сабаби хосиятҳо ва функсияҳои беназири худ дар соҳаҳои гуногун, аз ҷумла хӯрокворӣ, дорусозӣ, косметика, нассоҷӣ ва пармакунии нафт васеъ истифода мешавад.

Сохтор ва хосиятҳои CMC натрий:

CMC бо тағирёбии кимиёвии селлюлоза синтез карда мешавад, ки дар он гурӯҳҳои карбоксиметил (-CH2-COOH) тавассути реаксияҳои этерификатсия ё этерификатсия ба устухони селлюлоза ворид карда мешаванд. Дараҷаи ивазкунӣ (DS) ба миқдори миёнаи гурӯҳҳои карбоксиметил дар як воҳиди глюкоза дар занҷири селлюлоза дахл дорад. Арзишҳои DS одатан вобаста ба шароити синтез ва хосиятҳои дилхоҳи CMC аз 0,2 то 1,5 мебошанд.

Вазни молекулавии CMC ба андозаи миёнаи занҷирҳои полимерӣ дахл дорад ва вобаста ба омилҳо ба монанди манбаи селлюлоза, усули синтез, шароити реаксия ва усулҳои тозакунӣ метавонад ба таври назаррас фарқ кунад. Вазни молекулавӣ аксар вақт бо параметрҳо, аз қабили вазни миёнаи молекулавӣ (Mn), вазни миёнаи молекулавӣ (Mw) ва часпакӣ-миёнаи вазни молекулавӣ (Mv) тавсиф карда мешавад.

Синтези натрий CMC:

Синтези CMC маъмулан реаксияи селлюлоза бо гидроксиди натрий (NaOH) ва кислотаи хлорастикӣ (ClCH2COOH) ё намаки натрийи онро (NaClCH2COOH) дар бар мегирад. Реаксия тавассути ивазкунии нуклеофилӣ сурат мегирад, ки дар он гурӯҳҳои гидроксилӣ (-OH) дар сутуни селлюлоза бо гурӯҳҳои хлорацетил (-ClCH2COOH) реаксия карда, гурӯҳҳои карбоксиметил (-CH2-COOH) ба вуҷуд меоянд.

DS-и CMC-ро тавассути танзими таносуби молярии кислотаи хлорасетитӣ ба селлюлоза, вақти реаксия, ҳарорат, рН ва дигар параметрҳо ҳангоми синтез идора кардан мумкин аст. Қиматҳои баландтари DS одатан бо консентратсияи баландтари кислотаи хлорасетитӣ ва вақти тӯлонии реаксия ба даст оварда мешаванд.

Ба вазни молекулавии CMC омилҳои гуногун, аз ҷумла тақсимоти вазни молекулавии маводи ибтидоии селлюлоза, дараҷаи таназзул ҳангоми синтез ва дараҷаи полимеризатсияи занҷирҳои CMC таъсир мерасонад. Усулҳои гуногуни синтез ва шароити реаксия метавонад ба CMC бо тақсимоти вазни молекулавӣ ва андозаи миёна оварда расонад.

Муносибати байни DS ва вазни молекулавӣ:

Муносибати байни дараҷаи ивазкунӣ (DS) ва вазни молекулавии целлюлозаи карбоксиметил натрий (CMC) мураккаб аст ва бо омилҳои сершумори марбут ба синтез, сохтор ва хосиятҳои CMC таъсир мерасонад.

1. Таъсири DS ба вазни молекулавӣ:
   • Қиматҳои баландтари DS одатан ба вазнҳои молекулавии CMC мувофиқат мекунанд. Ин аз он иборат аст, ки арзишҳои баландтари DS дараҷаи бештари ивазшавии гурӯҳҳои карбоксиметилро ба сутуни селлюлоза нишон медиҳанд, ки боиси кӯтоҳ шудани занҷирҳои полимерӣ ва ба ҳисоби миёна паст шудани вазнҳои молекулавӣ мегардад.
   • Ворид намудани гурўњњои карбоксиметил пайванди байнимолекулярии гидрогенро байни занљирњои селлюлоза вайрон мекунад, ки дар натиљаи синтез занљир бурида ва пора-пора мешавад. Ин раванди таназзул метавонад боиси кам шудани вазни молекулавии CMC гардад, алахусус дар арзишҳои баландтари DS ва реаксияҳои васеътар.
   • Баръакс, арзишҳои пасти DS бо занҷирҳои дарозтари полимерӣ ва вазни баланди молекулавӣ ба ҳисоби миёна алоқаманданд. Сабаб дар он аст, ки дараҷаҳои пасттари ивазкунӣ боиси кам шудани гурӯҳҳои карбоксиметил дар як воҳиди глюкоза мегардад ва имкон медиҳад, ки сегментҳои дарозтари занҷирҳои селлюлоза бетағйир боқӣ монанд.
2. Таъсири вазни молекулавӣ ба DS:
   • Вазни молекулавии CMC метавонад ба дараҷаи ивазкунӣ дар ҷараёни синтез таъсир расонад. Вазни баланди молекулавии селлюлоза метавонад маконҳои реактивиро барои реаксияҳои карбоксиметилизатсия таъмин кунад, ки имкон медиҳад, ки дар шароити муайян дараҷаи баландтари ивазкунӣ ба даст оварда шавад.
   • Бо вуҷуди ин, вазнҳои аз ҳад зиёди молекулавии селлюлоза инчунин метавонанд дастрасии гурӯҳҳои гидроксилро барои реаксияҳои ивазкунанда боздоранд, ки боиси карбоксиметилизатсияи нопурра ё бесамар ва паст шудани арзишҳои DS гардад.
   • Илова бар ин, тақсимоти вазни молекулавии маводи ибтидоии селлюлоза метавонад ба тақсимоти арзишҳои DS дар маҳсулоти ҳосилшудаи CMC таъсир расонад. Гетерогенӣ дар вазни молекулавӣ метавонад ба тағирёбии реактивӣ ва самаранокии ивазкунӣ ҳангоми синтез оварда расонад, ки ба доираи васеътари арзишҳои DS дар маҳсулоти ниҳоии CMC оварда мерасонад.

Таъсири DS ва вазни молекулавӣ ба хосиятҳо ва барномаҳои CMC:

1. Хусусиятҳои реологӣ:
   • Дараҷаи ивазкунӣ (DS) ва вазни молекулавии CMC метавонад ба хосиятҳои реологии он, аз ҷумла часпакӣ, рафтори лоғаршавии буридан ва ташаккули гел таъсир расонад.
   • Қиматҳои баландтари DS умуман боиси паст шудани часпакҳо ва рафтори псевдопластикӣ (тундшавии буридан) аз ҳисоби занҷирҳои кӯтоҳтари полимерӣ ва кам шудани печиши молекулавӣ мешаванд.
   • Баръакс, арзишҳои пасти DS ва вазнҳои баландтари молекулавӣ майл доранд, ки часпакро зиёд кунанд ва рафтори псевдопластикии маҳлулҳои CMC-ро афзоиш диҳанд, ки ба беҳтар шудани хосиятҳои ғафсӣ ва таваққуф оварда мерасонанд.
2. Ҳалшавандагии об ва рафтори варамкунӣ:
   • CMC бо арзишҳои баландтари DS майл дорад, ки аз сабаби консентратсияи баланди гурӯҳҳои карбоксиметил гидрофиликӣ дар занҷирҳои полимерӣ ҳалшавандагии бештари об ва суръати тезтар гидрататсия нишон диҳад.
   • Бо вуҷуди ин, арзишҳои аз ҳад зиёди DS инчунин метавонанд боиси кам шудани маҳлулияти об ва зиёд шудани ташаккули гел гардад, махсусан дар консентратсияи баланд ё дар ҳузури катионҳои бисёрвалентӣ.
   • Вазни молекулавии CMC метавонад ба рафтори дабдабанок ва хосиятҳои нигоҳдории об таъсир расонад. Вазни баланди молекулавӣ одатан боиси суст шудани суръати гидрататсия ва иқтидори бештари нигоҳдории об мегардад, ки метавонад дар барномаҳое, ки озодкунии устувор ё назорати намиро талаб мекунанд, муфид бошад.
3. Хусусиятҳои ташаккули филм ва монеа:
   • Плёнкаҳои CMC, ки аз маҳлулҳо ё дисперсияҳо ташаккул ёфтаанд, бар зидди оксиген, намӣ ва дигар газҳо хосиятҳои монеа нишон медиҳанд, ки онҳоро барои бастабандӣ ва пӯшиш мувофиқ мекунанд.
   • DS ва вазни молекулавии CMC метавонад ба қувваи механикӣ, чандирӣ ва гузариши филмҳои натиҷавӣ таъсир расонад. Қиматҳои баландтари DS ва вазнҳои поёнии молекулавӣ метавонанд ба филмҳое оварда расонанд, ки қувваташон пасттар ва гузариши баландтар аз ҳисоби занҷирҳои кӯтоҳтари полимерӣ ва кам шудани мутақобилаи байнимолекулаҳо.
4. Барномаҳо дар соҳаҳои гуногун:
   • CMC бо арзишҳои гуногуни DS ва вазнҳои молекулавӣ барномаҳоро дар соҳаҳои гуногун, аз ҷумла хӯрокворӣ, дорусозӣ, косметика, нассоҷӣ ва пармакунии нафт пайдо мекунад.
   • Дар саноати хӯрокворӣ, CMC ҳамчун ғафскунанда, стабилизатор ва эмульгатор дар маҳсулот ба монанди соусҳо, либосҳо ва нӯшокиҳо истифода мешавад. Интихоби дараҷаи CMC аз матни дилхоҳ, ҳисси даҳон ва талаботи устувории маҳсулоти ниҳоӣ вобаста аст.
   • Дар формулаҳои фармасевтӣ, CMC ҳамчун агенти пайвандкунанда, тақсимкунанда ва плёнка дар лавҳаҳо, капсулаҳо ва суспензияҳои даҳонӣ хизмат мекунад. DS ва вазни молекулавии CMC метавонад кинетикаи барориши маводи мухаддир, дастрасии биологӣ ва мутобиқати беморон таъсир расонад.
   • Дар саноати косметика, CMC дар кремҳо, лосьонҳо ва маҳсулоти нигоҳубини мӯй ҳамчун ғафскунанда, устуворкунанда ва намӣ истифода мешавад. Интихоби дараҷаи CMC аз омилҳо ба монанди матн, паҳншавӣ ва хусусиятҳои ҳассос вобаста аст.
   • Дар саноати пармакунии нафт, CMC дар моеъҳои пармакунӣ ҳамчун часпак, агенти назорати талафоти моеъ ва ингибитори сланец истифода мешавад. DS ва вазни молекулавии CMC метавонад ба иҷрои он дар нигоҳ доштани устувории чоҳ, назорати талафоти моеъ ва ҷилавгирӣ аз варами гил таъсир расонад.

Хулоса:

Муносибати байни дараҷаи ивазкунӣ (DS) ва вазни молекулавии целлюлозаи карбоксиметил натрий (CMC) мураккаб аст ва бо омилҳои сершумори марбут ба синтез, сохтор ва хосиятҳои CMC таъсир мерасонад. Қиматҳои баландтари DS одатан ба вазнҳои поёнии молекулавии CMC мувофиқат мекунанд, дар ҳоле ки арзишҳои поёнии DS ва вазнҳои баландтари молекулавӣ одатан ба занҷирҳои дарозтари полимерӣ ва вазни баланди молекулавӣ ба ҳисоби миёна оварда мерасонанд. Фаҳмидани ин робита барои оптимизатсияи хосиятҳо ва иҷрои CMC дар барномаҳои гуногун дар саросари саноат, аз ҷумла хӯрокворӣ, дорусозӣ, косметика, нассоҷӣ ва пармакунии нафт муҳим аст. Кӯшишҳои минбаъдаи тадқиқотӣ ва рушд барои равшан кардани механизмҳои аслӣ ва оптимизатсияи синтез ва тавсифи CMC бо DS ва тақсимоти вазни молекулавӣ барои барномаҳои мушаххас заруранд.