1. Pregled
Carboxymetil celuloza (CMC) je vodeni istorirani anionsko polisaharid koji se široko koristi u hrani, farmaceutskim proizvodima, kozmetici, vađenjem nafte i papirnim presjedom. Ključna nekretnina CMC-a je njegova viskoznost, ali u praktičnim primjenama, njegova viskoznost često treba regulirati kako bi se zadovoljila posebna zahtjeva za obradu i performanse.
2. Karakteristike strukture i viskoznosti CMC-a
CMC je karboksimetilirani derivat celuloze, a njegova molekularna struktura određuje njegove karakteristike viskoznosti u otopini. Viskoznost CMC-a ovisi o svojoj molekularnoj težini, stepenu supstitucije (DS) i temperaturi i pH rješenja. Visoka molekularna težina i visoki DS obično povećavaju viskoznost CMC-a, dok povišena temperatura i ekstremni uvjeti pH mogu smanjiti njenu viskoznost.
3. Mehanizmi efekta aditiva na CMC viskoznost
3.1 Elektrolitni efekat
Elektroliti, poput soli (NACL, KCL, CCL₂, itd.) Mogu smanjiti viskoznost CMC-a. Elektroliti se distriraju u ioni u vodi, što može zaštititi odbojnost naboja između CMC molekularnih lanaca, smanjiti produžetak i zapletanje molekularnih lanaca i na taj način smanjiti viskoznost rješenja.
Ionska efekta snage: Povećanje ionske čvrstoće u rješenju može neutralizirati punjenje molekulama CMC-a, oslabiti odbojnost između molekula, čineći molekularne lance kompaktnijom i na taj način smanjiti viskoznost.
Multivalentna efekta kationala: Na primjer, CA²⁺, koordinirajući negativno nabijenim skupinama na više CMC molekula, može efikasnije neutralizirati punjenje i formirati interkulekularnu križanju, značajno smanjujući viskoznost.
3.2 Organski efekat otapala
Dodavanje niskopolarnih ili ne-polarnih organskih otapala (poput etanola i propanola) mogu promijeniti polaritet vodene otopine i smanjiti interakciju između molekula CMC-a i molekula vode. Interakcija između molekula otapala i molekula CMC-a također može promijeniti u skladu sa molekularnim lancem, na taj način smanjujući viskoznost.
Efekat otapanja: Organska otapala mogu promijeniti raspored molekula vode u otopinu, tako da je hidrofilni dio molekula CMC-a otaparen otapalom, slabim produžetak molekularnog lanca i smanjenje viskoznosti.
3.3 PH se mijenja
CMC je slaba kiselina, a promjene u pH može utjecati na njegove naboja i intermolekularne interakcije. Pod kiselim uvjetima, karboksilne grupe na CMC molekulama postaju neutralne, smanjenje odbojnosti naboja i na taj način smanjuju viskoznost. Pod alkalnim uvjetima, iako se naplata povećava, ekstremna alkalnost može dovesti do depolimerizacije molekularnog lanca, na taj način smanjujući viskoznost.
Isoelektrični učinak: pod uvjetima u blizini izoelektrične tačke CMC-a (PH ≈ 4.5), neto napunjenje molekularnog lanca je nizak, smanjenje odbijanja punjenja i na taj način smanjuju viskoznost.
3.4 Enzimska hidroliza
Specifični enzimi (poput celulaze) mogu presjeći molekularni lanac CMC-a, značajno smanjujući svoju viskoznost. Enzimska hidroliza je vrlo specifičan proces koji može precizno kontrolirati viskoznost.
Mehanizam enzimske hidrolize: enzimi hidrozidične obveznice na molekularnom lancu CMC-a, tako da se visoka molekularna težina CMC razbije u manjim fragmentima, smanjujući dužinu molekularnog lanca i viskoznosti rješenja.
4. Uobičajeni aditivi i njihove primjene
4.1 anorganske soli
Natrijum-hlorid (NACL): Široko se koristi u prehrambenoj industriji za podešavanje teksture hrane smanjenjem viskoznosti CMC rješenja.
Kalcijum hlorid (CACL₂): Koristi se u bušenju za ulje za podešavanje viskoznosti tekućine za bušenje, što pomaže u prevozu buljika i stabiliziranje zida bušotine.
4.2 organske kiseline
Octena kiselina (sirćetna kiselina): Koristi se u kozmetici za podešavanje viskoznosti CMC-a za prilagođavanje različitim teksturama proizvoda i senzornim zahtjevima.
Limunska kiselina: obično se koristi u prehrambenoj preradi za podešavanje kiselosti i alkalnosti rješenja za kontrolu viskoznosti.
4.3 Otapala
Etanol: Koristi se u farmaceutskim i kozmetikama za podešavanje viskoznosti CMC-a za dobivanje odgovarajućih reoloških svojstava proizvoda.
Propanol: Koristi se u industrijskoj obradi za smanjenje viskoznosti CMC rješenja za lak tok i obradu.
4.4 enzima
Celulaza: Koristi se u tekstilnoj obradi za smanjenje viskoznosti gnojevine, izrada premaza i ispisa više uniforme.
Amilaza: ponekad se koristi u prehrambenoj industriji za podešavanje viskoznosti CMC-a da se prilagodi potrebama za obradu različitih namirnica.
5. Čimbenici koji utiču na efikasnost aditiva
Učinkovitost aditiva utječe mnogi faktori, uključujući molekularnu težinu i stupanj zamjene CMC-a, početnu koncentraciju rješenja, temperature i prisutnosti drugih sastojaka.
Molekularna težina: CMC sa velikom molekularne težine zahtijeva veće koncentracije aditiva da značajno smanji viskoznost.
Stepen zamjene: CMC sa visokim stepenom supstitucije je manje osjetljiv na aditive i može zahtijevati jače uvjete ili veće koncentracije aditiva.
Temperatura: Povećana temperatura uglavnom povećava efikasnost aditiva, ali previsoka temperatura može prouzrokovati degradaciju ili bočne reakcije aditiva.
Interakcije smjese: Ostali sastojci (poput surfaktanata, zgušnjivača itd.) Mogu utjecati na efikasnost aditiva i treba ih smatrati sveobuhvatno.
6. Budući razvojni pravci
Istraživanje i primjena smanjenja viskoznosti CMC-a kreću se prema zelenom i održivom smjeru. Razvijanje novih aditiva sa visokom efikasnošću i niskom toksičnošću, optimizacija uslova za upotrebu postojećih aditiva i istraživanje primjene nanotehnologije i pametnih responarskih materijala u regulaciji viskoznosti CMC-a svi su budući trendovi viskoznosti.
Zeleni aditivi: Potražite prirodno izvedene ili biorazgradive aditive za smanjenje utjecaja na okoliš.
Nanotehnologija: Koristite efikasnu površinu i jedinstveni mehanizam interakcije nanomaterijala da precizno kontroliše viskoznost CMC-a.
Smart Responzivni materijali: Razviti aditive koji mogu odgovoriti na podražaje zaštite okoliša (kao što su temperatura, pH, svjetlost itd.) Za postizanje dinamične regulacije CMC viskoznosti.
Aditivi igraju važnu ulogu u reguliranju viskoznosti CMC-a. Racionalno odabirom i primjenom aditiva, potrebe različitih industrija i potrošačkih proizvoda mogu se efikasno ispuniti. Međutim, kako bi se postigao održivi razvoj, buduća istraživanja trebala bi se fokusirati na razvoj zelenih i efikasnih aditiva, kao i primjenu novih tehnologija u regulaciji viskoznosti.
Pošta: Feb-17-2025