คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสและโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสเหมือนกันหรือไม่?

Carboxymethyl cellulose (CMC) และโซเดียม carboxymethyl cellulose (CMC-Na) เป็นสารประกอบทั่วไปในอุตสาหกรรมเคมีและอุตสาหกรรมอาหาร มีความแตกต่างและความเชื่อมโยงบางประการในด้านโครงสร้าง ประสิทธิภาพ และการใช้งาน บทความนี้จะวิเคราะห์รายละเอียดคุณสมบัติ วิธีการเตรียม การนำไปใช้ และความสำคัญของทั้งสองในด้านต่างๆ

(1) คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส (CMC)

1. คุณสมบัติพื้นฐาน
Carboxymethyl cellulose (CMC) เป็นอนุพันธ์ของ carboxymethylated ของเซลลูโลสและเป็นโพลีแซ็กคาไรด์เชิงเส้นแบบประจุลบ โครงสร้างพื้นฐานคือกลุ่มไฮดรอกซิล (-OH) บางกลุ่มในโมเลกุลเซลลูโลสถูกแทนที่ด้วยกลุ่มคาร์บอกซีเมทิล (-CH₂-COOH) ดังนั้นจึงเปลี่ยนความสามารถในการละลายและคุณสมบัติการทำงานของเซลลูโลส โดยทั่วไป CMC จะเป็นผงสีขาวถึงเหลืองเล็กน้อย ไม่มีกลิ่นและไม่มีรส ไม่ละลายในตัวทำละลายอินทรีย์ แต่สามารถดูดซับน้ำเพื่อสร้างเจลได้

2. วิธีการเตรียม
การเตรียม CMC มักประกอบด้วยขั้นตอนต่อไปนี้:
ปฏิกิริยาอัลคาลิไนเซชัน: ผสมเซลลูโลสกับโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) เพื่อเปลี่ยนหมู่ไฮดรอกซิลในเซลลูโลสให้เป็นเกลืออัลคาไลน์
ปฏิกิริยาอีเธอริฟิเคชัน: เซลลูโลสอัลคาไลซ์ทำปฏิกิริยากับกรดคลอโรอะซิติก (ClCH₂COOH) เพื่อสร้างคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสและโซเดียมคลอไรด์ (NaCl)
โดยปกติกระบวนการนี้จะดำเนินการในน้ำหรือสารละลายเอธานอล และอุณหภูมิของปฏิกิริยาจะถูกควบคุมระหว่าง 60°C-80°C หลังจากปฏิกิริยาเสร็จสิ้น จะได้ผลิตภัณฑ์ CMC สุดท้ายผ่านการล้าง การกรอง การทำให้แห้ง และขั้นตอนอื่นๆ

3. สาขาการสมัคร
CMC ส่วนใหญ่จะใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร ยา สิ่งทอ การผลิตกระดาษ และสาขาอื่นๆ มีฟังก์ชันหลายอย่าง เช่น เพิ่มความหนา ความคงตัว การกักเก็บน้ำ และการสร้างฟิล์ม ตัวอย่างเช่น ในอุตสาหกรรมอาหาร CMC สามารถใช้เป็นสารเพิ่มความข้น สารเพิ่มความคงตัว และอิมัลซิไฟเออร์สำหรับไอศกรีม แยม โยเกิร์ต และผลิตภัณฑ์อื่นๆ ในสาขาเภสัชกรรม CMC ใช้เป็นสารยึดเกาะ สารเพิ่มความข้น และความคงตัวของยา ในอุตสาหกรรมสิ่งทอและการผลิตกระดาษ CMC ถูกใช้เป็นสารเติมแต่งสารละลายและสารปรับขนาดพื้นผิวเพื่อปรับปรุงคุณภาพและความเสถียรของผลิตภัณฑ์

(2) โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส (CMC-Na)

1. คุณสมบัติพื้นฐาน
โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส (CMC-Na) เป็นรูปแบบเกลือโซเดียมของคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส เมื่อเปรียบเทียบกับ CMC แล้ว CMC-Na มีความสามารถในการละลายน้ำได้ดีกว่า โครงสร้างพื้นฐานคือหมู่คาร์บอกซิลเมทิลใน CMC จะถูกแปลงบางส่วนหรือทั้งหมดเป็นเกลือโซเดียม กล่าวคือ อะตอมไฮโดรเจนบนหมู่คาร์บอกซิลเมทิลจะถูกแทนที่ด้วยโซเดียมไอออน (Na⁺) CMC-Na มักเป็นผงหรือเม็ดสีขาวหรือสีเหลืองเล็กน้อย ละลายได้ง่ายในน้ำ และก่อให้เกิดสารละลายโปร่งใสที่มีความหนืด

2. วิธีการเตรียม
วิธีการเตรียม CMC-Na คล้ายคลึงกับ CMC โดยมีขั้นตอนหลักดังนี้
ปฏิกิริยาอัลคาไลไนเซชัน: เซลลูโลสถูกทำให้เป็นด่างโดยใช้โซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH)
ปฏิกิริยาอีเธอริฟิเคชัน: เซลลูโลสที่เป็นด่างจะทำปฏิกิริยากับกรดคลอโรอะซิติก (ClCH₂COOH) เพื่อผลิต CMC
ปฏิกิริยาการทำให้เป็นโซเดียม: CMC จะถูกแปลงเป็นรูปแบบเกลือโซเดียมโดยปฏิกิริยาการทำให้เป็นกลางในสารละลายที่เป็นน้ำ
ในกระบวนการนี้ จำเป็นต้องใส่ใจกับการควบคุมสภาวะของปฏิกิริยา เช่น pH และอุณหภูมิ เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ CMC-Na ที่มีประสิทธิภาพสูงสุด

3. สาขาการสมัคร
ขอบเขตการใช้งานของ CMC-Na นั้นกว้างมาก ครอบคลุมหลายอุตสาหกรรม เช่น อาหาร ยา เคมีภัณฑ์รายวัน และปิโตรเลียม ในอุตสาหกรรมอาหาร CMC-Na เป็นสารเพิ่มความหนา สารเพิ่มความคงตัว และอิมัลซิไฟเออร์ที่สำคัญ และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในผลิตภัณฑ์นม น้ำผลไม้ เครื่องปรุงรส ฯลฯ ในด้านเภสัชกรรม CMC-Na ใช้เป็นกาว เจล และสารหล่อลื่นสำหรับแท็บเล็ต . ในอุตสาหกรรมเคมีรายวัน CMC-Na ใช้ในผลิตภัณฑ์ต่างๆ เช่น ยาสีฟัน แชมพู และครีมนวดผม และมีฤทธิ์ในการทำให้ข้นและคงตัวได้ดี นอกจากนี้ ในการขุดเจาะน้ำมัน CMC-Na ยังถูกใช้เป็นตัวเพิ่มความหนาและตัวควบคุมการไหลสำหรับการขุดเจาะโคลน ซึ่งสามารถปรับปรุงความลื่นไหลและความเสถียรของโคลนได้

(3) ความแตกต่างและความเชื่อมโยงระหว่าง CMC และ CMC-Na
1. โครงสร้างและคุณสมบัติ
ความแตกต่างที่สำคัญระหว่าง CMC และ CMC-Na ในโครงสร้างโมเลกุลก็คือ กลุ่มคาร์บอกซิลเมทิลของ CMC-Na มีอยู่บางส่วนหรือทั้งหมดในรูปของเกลือโซเดียม ความแตกต่างของโครงสร้างนี้ทำให้ CMC-Na มีความสามารถในการละลายสูงขึ้นและมีความคงตัวในน้ำดีขึ้น CMC มักจะเป็นเซลลูโลสคาร์บอกซีเมทิลบางส่วนหรือทั้งหมด ในขณะที่ CMC-Na เป็นรูปแบบเกลือโซเดียมของคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสนี้

2. ความสามารถในการละลายและการใช้ประโยชน์
CMC มีความสามารถในการละลายน้ำได้ในระดับหนึ่ง แต่ CMC-Na มีความสามารถในการละลายได้ดีกว่าและสามารถสร้างสารละลายที่มีความหนืดคงที่ในน้ำได้ เนื่องจากความสามารถในการละลายน้ำและคุณลักษณะไอออไนเซชันได้ดีกว่า CMC-Na จึงแสดงประสิทธิภาพได้ดีกว่า CMC ในการใช้งานหลายประเภท ตัวอย่างเช่น ในอุตสาหกรรมอาหาร CMC-Na ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นสารเพิ่มความข้นและความคงตัว เนื่องจากมีความสามารถในการละลายน้ำได้ดีและมีความหนืดสูง ในขณะที่ CMC มักใช้ในการใช้งานที่ไม่ต้องการความสามารถในการละลายน้ำสูง

3. ขั้นตอนการเตรียมการ
แม้ว่ากระบวนการเตรียมของทั้งสองจะคล้ายกันโดยประมาณ แต่ผลิตภัณฑ์สุดท้ายของการผลิต CMC คือคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส ในขณะที่ CMC-Na จะแปลงคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสเพิ่มเติมให้อยู่ในรูปเกลือโซเดียมผ่านปฏิกิริยาการทำให้เป็นกลางในระหว่างกระบวนการผลิต การแปลงนี้ทำให้ CMC-Na มีสมรรถนะที่ดีขึ้นในการใช้งานพิเศษบางอย่าง เช่น ประสิทธิภาพที่ดีขึ้นในการใช้งานที่ต้องการความสามารถในการละลายน้ำและความคงตัวของอิเล็กโทรไลต์

คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส (CMC) และโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส (CMC-Na) เป็นอนุพันธ์ของเซลลูโลส 2 ชนิดที่มีมูลค่าทางอุตสาหกรรมที่สำคัญ แม้ว่าจะมีโครงสร้างคล้ายกัน แต่ CMC-Na ก็แสดงความสามารถในการละลายน้ำและความคงตัวที่สูงกว่า เนื่องจากการเปลี่ยนหมู่คาร์บอกซิลบางส่วนหรือทั้งหมดใน CMC-Na ไปเป็นเกลือโซเดียม ความแตกต่างนี้ทำให้ CMC และ CMC-Na มีข้อได้เปรียบและฟังก์ชันเฉพาะของตัวเองในการใช้งานทางอุตสาหกรรมที่แตกต่างกัน การทำความเข้าใจและการใช้สารทั้งสองนี้อย่างถูกต้องสามารถช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์และปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตในหลายสาขา เช่น อาหาร ยา และอุตสาหกรรมเคมี