Карбоксиметилцелюлоза (CMC) і гідроксіетилцелюлоза (HEC) є двома поширеними похідними целюлози, які широко використовуються в харчових продуктах, медицині, косметиці, будівельних матеріалах та інших галузях. Хоча вони обидва отримані з природної целюлози та отримані шляхом хімічної модифікації, існують очевидні відмінності в хімічній структурі, фізико-хімічних властивостях, сферах застосування та функціональних ефектах.
1. Хімічна будова
Основною структурною особливістю карбоксиметилцелюлози (КМЦ) є те, що гідроксильні групи в молекулах целюлози замінені карбоксиметильними (-CH2COOH) групами. Ця хімічна модифікація робить CMC надзвичайно водорозчинним, особливо у воді з утворенням в’язкого колоїдного розчину. В'язкість його розчину тісно пов'язана зі ступенем його заміщення (тобто ступенем карбоксиметильного заміщення).
Гідроксіетилцелюлоза (HEC) утворюється шляхом заміни гідроксильних груп целюлози на гідроксиетил (-CH2CH2OH). Гідроксіетильна група в молекулі HEC підвищує розчинність у воді та гідрофільність целюлози, і за певних умов може утворювати гель. Ця структура дозволяє HEC демонструвати хороший ефект загущення, суспензії та стабілізації у водному розчині.
2. Фізико-хімічні властивості
Розчинність у воді:
CMC можна повністю розчинити як у холодній, так і в гарячій воді з утворенням прозорого або напівпрозорого колоїдного розчину. Його розчин має високу в'язкість, і в'язкість змінюється залежно від температури та значення pH. ГЕК також можна розчиняти в холодній і гарячій воді, але порівняно з КМЦ швидкість його розчинення нижча, і для утворення однорідного розчину потрібно більше часу. В'язкість розчину HEC відносно низька, але він має кращу стійкість до солі та стабільність.
Регулювання в'язкості:
На в'язкість CMC легко впливає значення pH. Зазвичай вона вища в нейтральних або лужних умовах, але в’язкість буде значно знижена в сильних кислотних умовах. На в’язкість HEC менше впливає значення pH, він має ширший діапазон стабільності pH і підходить для застосування в різних кислотних і лужних умовах.
Стійкість до солі:
КМЦ дуже чутливий до солі, і присутність солі значно знизить в'язкість його розчину. HEC, з іншого боку, демонструє сильну солестійкість і все ще може підтримувати хороший ефект загущення в середовищі з високим вмістом солі. Тому ГЕК має очевидні переваги в системах, що потребують використання солей.
3. Області застосування
Харчова промисловість:
КМЦ широко використовується в харчовій промисловості як загусник, стабілізатор і емульгатор. Наприклад, у таких продуктах, як морозиво, напої, джеми та соуси, CMC може покращити смак і стабільність продукту. HEC відносно рідко використовується в харчовій промисловості і в основному використовується в деяких продуктах з особливими вимогами, таких як низькокалорійні продукти харчування та спеціальні харчові добавки.
Медицина та косметика:
КМЦ часто використовується для приготування таблеток з уповільненим вивільненням ліків, очних рідин тощо через його хорошу біосумісність і безпеку. HEC широко використовується в косметиці, такій як лосьйони, креми та шампуні, завдяки своїм чудовим плівкоутворюючим і зволожуючим властивостям, які можуть забезпечити гарне відчуття та зволожуючий ефект.
Будівельні матеріали:
У будівельних матеріалах як CMC, так і HEC можна використовувати як загусники та утримувачі води, особливо в матеріалах на основі цементу та гіпсу. HEC ширше використовується в будівельних матеріалах завдяки хорошій солестійкості та стабільності, що може покращити будівельні характеристики та довговічність матеріалів.
Видобуток олії:
При видобутку нафти CMC, як добавка до бурового розчину, може ефективно контролювати в’язкість і втрату води в буровому розчині. HEC, завдяки своїй чудовій стійкості до солі та властивостям згущення, став важливим компонентом хімікатів для нафтопромислів, які використовуються в буровій рідині та рідині для гідророзриву для підвищення ефективності роботи та економічної вигоди.
4. Захист навколишнього середовища та біорозкладаність
І CMC, і HEC отримують з натуральної целюлози та мають хорошу здатність до біологічного розкладання та екологічність. У природному середовищі вони можуть розкладатися мікроорганізмами з утворенням нешкідливих речовин, таких як вуглекислий газ і вода, зменшуючи забруднення навколишнього середовища. Крім того, оскільки вони нетоксичні та нешкідливі, вони широко використовуються в продуктах, які безпосередньо контактують з тілом людини, таких як їжа, ліки та косметика.
Хоча карбоксиметилцелюлоза (CMC) і гідроксиетилцелюлоза (HEC) є похідними целюлози, вони мають значні відмінності в хімічній структурі, фізико-хімічних властивостях, сферах застосування та функціональних ефектах. КМЦ широко використовується в харчовій промисловості, медицині, нафтовидобувній та інших галузях завдяки своїй високій в'язкості та сприйнятливості до впливу навколишнього середовища. HEC, однак, більш широко використовується в косметиці, будівельних матеріалах тощо завдяки своїй чудовій солестійкості, стабільності та плівкоутворюючим властивостям. Вибираючи його використання, необхідно вибрати найбільш підходящу похідну целюлози відповідно до конкретного сценарію застосування та потреби для досягнення найкращого ефекту використання.
Час публікації: 21 серпня 2024 р