1. Преглед
Карбоксиметил целулоза (CMC) е растворлив во вода анјонски полисахарид широко користен во храна, фармацевтски производи, козметика, екстракција на нафта и правење хартија. Клучен имот на CMC е неговата вискозност, но во практични апликации, неговиот вискозност честопати треба да се регулира за да се исполнат специфичните барања за обработка и перформанси.
2 Карактеристики на структурата и вискозноста на CMC
CMC е карбоксиметилизиран дериват на целулоза, а неговата молекуларна структура ги одредува неговите карактеристики на вискозност во растворот. Вискозноста на CMC зависи од неговата молекуларна тежина, степенот на замена (DS) и температурата и pH на растворот. Високата молекуларна тежина и високата ДС обично ја зголемуваат вискозноста на CMC, додека покачената температура и екстремните pH услови може да го намалат неговиот вискозност.
3. Механизми за ефектот на адитивите врз вискозноста на CMC
3.1 Ефект на електролит
Електролитите, како што се соли (NaCl, KCl, CaCl₂, итн.), Може да го намалат вискозноста на CMC. Електролитите се раздвојуваат во јони во вода, што може да ја заштити одбивањето на полнежот помеѓу молекуларните ланци на CMC, да го намали продолжувањето и испреплетеноста на молекуларните ланци и со тоа да го намали вискозноста на растворот.
Ефект на јонска јачина: Зголемувањето на јонската јачина во растворот може да го неутрализира полнењето на молекулите на ЦМЦ, да ја ослабне одбивањето помеѓу молекулите, да ги направи молекуларните ланци покомпактни и со тоа да го намалат вискозноста.
Мултивалентен катјонски ефект: На пример, Ca²⁺, со координирање со негативно наелектризирани групи на повеќе молекули на CMC, може поефикасно да го неутрализира полнењето и да формира меѓумолекуларни вкрстени линкови, со што значително го намалува вискозноста.
3.2 Ефект на органски растворувач
Додавањето на нискополарни или непаларни органски растворувачи (како што се етанол и пропанол) може да ја промени поларитетот на водниот раствор и да ја намали интеракцијата помеѓу молекулите на CMC и молекулите на водата. Интеракцијата помеѓу молекулите на растворувачот и молекулите на CMC може да ја промени и конформацијата на молекуларниот ланец, со што ќе се намали вискозноста.
Ефект на спасување: Органските растворувачи можат да го променат аранжманот на молекулите на водата во растворот, така што хидрофилниот дел од молекулите на CMC е завиткан од растворувачот, ослабувајќи го проширувањето на молекуларниот ланец и да го намали вискозноста.
3.3 Промени на pH
CMC е слаба киселина, а промените во pH може да влијаат на неговата состојба на полнење и меѓумолекуларните интеракции. Под кисели услови, карбоксилните групи на молекулите на CMC стануваат неутрални, намалувајќи го одбивањето на полнењето и со тоа го намалуваат вискозноста. Под алкални услови, иако полнењето се зголемува, екстремна алкалност може да доведе до деполимеризација на молекуларниот ланец, а со тоа да се намали вискозноста.
Ефект на изоелектрична точка: Под услови блиску до изоелектричната точка на CMC (pH ≈ 4,5), нето полнењето на молекуларниот ланец е мало, намалувајќи го одбивањето на полнењето и со тоа се намалува вискозноста.
3.4 Ензимска хидролиза
Специфични ензими (како што е целулаза) можат да го намалат молекуларниот ланец на CMC, со што значително го намалуваат неговиот вискозност. Ензимската хидролиза е многу специфичен процес што може прецизно да го контролира вискозноста.
Механизам на ензимска хидролиза: Ензимите ги хидролизираат гликозидните врски на молекуларниот ланец на CMC, така што CMC со висока молекуларна тежина се распаѓа во помали фрагменти, намалувајќи ја должината на молекуларниот ланец и вискозноста на растворот.
4. Заеднички адитиви и нивните апликации
4.1 Неоргански соли
Натриум хлорид (NaCl): широко користен во прехранбената индустрија за да ја прилагоди текстурата на храната со намалување на вискозноста на растворот CMC.
Калциум хлорид (CACL₂): Се користи во дупчење на нафта за да се прилагоди вискозноста на дупчењето, што помага да се носат сечи за вежбање и да се стабилизира wallидот на бунарот.
4.2 Органски киселини
Оцетна киселина (оцетна киселина): Се користи во козметиката за да се прилагоди вискозноста на CMC за да се прилагоди на различни текстури на производи и сензорни барања.
Лимонска киселина: Најчесто се користи во преработката на храна за да се прилагоди киселоста и алкалноста на растворот за контрола на вискозноста.
4.3 растворувачи
Етанол: Се користи во фармацевтски производи и козметика за прилагодување на вискозноста на CMC за да се добијат соодветни реолошки својства на производот.
Пропанол: Се користи во индустриска обработка за да се намали вискозноста на CMC растворот за лесен проток и обработка.
4.4 ензими
Целулаза: Се користи во обработка на текстил за да се намали вискозноста на кашеста маса, правење обложување и печатење повеќе униформа.
Амилаза: Понекогаш се користи во прехранбената индустрија за да се прилагоди вискозноста на CMC за да се прилагоди на потребите за преработка на различна храна.
5 Фактори кои влијаат на ефективноста на адитивите
Ефективноста на адитивите е под влијание на многу фактори, вклучително и молекуларната тежина и степенот на замена на CMC, почетната концентрација на растворот, температурата и присуството на други состојки.
Молекуларна тежина: CMC со висока молекуларна тежина бара повисоки концентрации на адитиви за значително намалување на вискозноста.
Степен на замена: ЦМЦ со висок степен на замена е помалку чувствителен на адитиви и може да бара посилни услови или повисоки концентрации на адитиви.
Температура: Зголемената температура генерално ја подобрува ефективноста на адитивите, но премногу високата температура може да предизвика деградација или странични реакции на адитиви.
Интеракции со мешавина: Други состојки (како што се сурфактанти, згуснувачи, итн.) Може да влијаат на ефективноста на адитивите и треба да се сметаат за сеопфатно.
6 Упатства за идни развој
Истражувањето и примената на намалување на вискозноста на CMC се движи кон зелена и одржлива насока. Развивање нови адитиви со висока ефикасност и ниска токсичност, оптимизирање на условите за употреба на постојни адитиви и истражување на примената на нанотехнологијата и паметните одговорни материјали во регулативата за вискозност на CMC се сите трендови на развој.
Зелени адитиви: Побарајте природно изведени или биоразградливи адитиви за да го намалите влијанието врз животната средина.
Нанотехнологија: Користете ја ефикасната површина и уникатниот механизам за интеракција на наноматеријалите за прецизно контрола на вискозноста на CMC.
Паметни материјали за реагирање: Развијте адитиви што можат да одговорат на стимулите на животната средина (како што се температурата, pH, светлината, итн.) За да се постигне динамично регулирање на вискозноста на CMC.
Адитивите играат важна улога во регулирањето на вискозноста на CMC. Со рационално избирање и примена на адитиви, потребите на различни индустрии и потрошувачки производи можат ефикасно да се исполнат. Сепак, за да се постигне одржлив развој, идните истражувања треба да се фокусираат на развој на зелени и ефикасни адитиви, како и примена на нови технологии во регулативата за вискозност.
Време на објавување: февруари-17-2025 година