1. Pregled
Karboksimetil celuloza (CMC) je anionski polisaharid topiv u vodi široko korišten u hrani, lijekovima, kozmetici, ekstrakciji naftnog polja i izradi papira. Ključno svojstvo CMC -a je njegova viskoznost, ali u praktičnim primjenama, njegovu viskoznost često treba regulirati kako bi se ispunili specifični zahtjevi za obradu i izvedbu.
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 njegovoj molekulskoj težini, stupnju supstitucije (DS) i temperaturi i pH otopine. Visoka molekularna masa i visoka DS obično povećavaju viskoznost CMC -a, dok povišena temperatura i ekstremni pH uvjeti mogu smanjiti njegovu viskoznost.
3. Mehanizmi učinka aditiva na CMC viskoznost
3.1 Efekt elektrolita
Elektroliti, poput soli (NaCl, KCL, Cacl₂ itd.), Mogu umanjiti viskoznost CMC -a. Elektroliti se disociraju u ionima u vodi, koji mogu zaštititi odbojku naboja između molekularnih lanaca CMC, smanjiti produženje i zapletenost molekularnih lanaca i tako smanjiti viskoznost otopine.
Učinak ionske čvrstoće: Povećanje ionske čvrstoće u otopini može neutralizirati naboj na molekulama CMC, oslabiti odboj između molekula, učiniti molekularne lance kompaktnijim i na taj način smanjiti viskoznost.
Multivalentni učinak kationa: Na primjer, CA²⁺, koordinirajući s negativno nabijenim skupinama na više CMC molekula, može učinkovitije neutralizirati naboj i formirati intermolekularne umrežene veze, čime se značajno smanjuje viskoznost.
3.2 Efekt organskog otapala
Dodavanje niskopolarnih ili nepolarnih organskih otapala (poput etanola i propanola) može promijeniti polaritet vodene otopine i smanjiti interakciju između molekula CMC i molekula vode. Interakcija između molekula otapala i molekula CMC također može promijeniti konformaciju molekularnog lanca, smanjujući tako viskoznost.
Učinak solvacije: Organska otapala mogu promijeniti raspored molekula vode u otopini, tako da je hidrofilni dio CMC molekula omotan otapalom, slabeći produženje molekularnog lanca i smanjujući viskoznost.
3.3 PH Promjene
CMC je slaba kiselina, a promjene pH mogu utjecati na njegovo stanje naboja i intermolekularne interakcije. U kiselim uvjetima, karboksilne skupine na CMC molekulama postaju neutralne, smanjujući odboj naboja i tako smanjuju viskoznost. U alkalnim uvjetima, iako se naboj povećava, ekstremna alkalnost može dovesti do depolimerizacije molekularnog lanca, smanjujući tako viskoznost.
Izoelektrični točki učinak: U uvjetima blizu izoelektrične točke CMC (pH ≈ 4,5), neto naboj molekularnog lanca je nizak, smanjuje odbijanje naboja i na taj način smanjuje viskoznost.
3.4 Enzimska hidroliza
Specifični enzimi (poput celulaze) mogu smanjiti molekularni lanac CMC -a, čime se značajno smanjuje njegovu viskoznost. Enzimska hidroliza vrlo je specifičan proces koji može precizno kontrolirati viskoznost.
Mehanizam enzimske hidrolize: enzimi hidroliziraju glikozidne veze na molekularnom lancu CMC, tako da se CMC visoke molekulske mase razbije na manje fragmente, smanjujući duljinu molekularnog lanca i viskoznost otopine.
4. uobičajeni aditivi i njihove prijave
4.1 Anorganske soli
Natrijev klorid (NACL): široko se koristi u prehrambenoj industriji za podešavanje teksture hrane smanjujući viskoznost otopine CMC.
Kalcijev klorid (CACL₂): Koristi se u bušenju ulja za podešavanje viskoznosti tekućine za bušenje, što pomaže nositi reznice bušenja i stabiliziranje zida bušotine.
4.2 Organske kiseline
Octena kiselina (octena kiselina): koristi se u kozmetici za podešavanje viskoznosti CMC -a za prilagodbu različitim teksturama proizvoda i osjetilnim zahtjevima.
Limunska kiselina: obično se koristi u preradi hrane kako bi se prilagodila kiselost i alkalnost otopine za kontrolu viskoznosti.
4.3 otapala
Etanol: Koristi se u farmaceutskim i kozmetici za podešavanje viskoznosti CMC -a za dobivanje odgovarajućih reoloških svojstava proizvoda.
Propanol: Koristi se u industrijskoj obradi za smanjenje viskoznosti otopine CMC za jednostavan protok i obradu.
4.4 enzimi
Celulaza: Koristi se u obradi tekstila za smanjenje viskoznosti suspenzije, čineći premaz i ispis ujednačenije.
Amilaza: Ponekad se koristi u prehrambenoj industriji za prilagodbu viskoznosti CMC -a kako bi se prilagodila potrebama prerade različitih namirnica.
5. Čimbenici koji utječu na učinkovitost aditiva
Na učinkovitost aditiva utječu mnogi čimbenici, uključujući molekulsku masu i stupanj supstitucije CMC -a, početnu koncentraciju otopine, temperaturu i prisutnost drugih sastojaka.
Molekularna masa: CMC s velikom molekulskom težinom zahtijeva veće koncentracije aditiva da bi se značajno smanjila viskoznost.
Stupanj supstitucije: CMC s visokim stupnjem supstitucije manje je osjetljiv na aditive i može zahtijevati jače uvjete ili veće koncentracije aditiva.
Temperatura: Povećana temperatura općenito povećava učinkovitost aditiva, ali previsoka temperatura može uzrokovati razgradnju ili nuspojave aditiva.
Interakcije smjesa: Ostali sastojci (poput površinski aktivnih tvari, zgušnjava itd.) Mogu utjecati na učinkovitost aditiva i potrebno ih je smatrati sveobuhvatno.
6. budući smjer razvoja
Istraživanje i primjena smanjenja viskoznosti CMC -a kreće se prema zelenom i održivom smjeru. Razvijanje novih aditiva s visokom učinkovitošću i niskom toksičnošću, optimiziranje uvjeta za uporabu postojećih aditiva i istraživanje primjene nanotehnologije i pametnih materijala za reakciju u regulaciji CMC viskoznosti svi su budući trendovi razvoja.
Zeleni aditivi: Potražite prirodno izvedene ili biorazgradive aditive za smanjenje utjecaja na okoliš.
Nanotehnologija: Upotrijebite učinkovit površinski i jedinstveni mehanizam interakcije nanomaterijala kako biste precizno kontrolirali viskoznost CMC -a.
Pametni odgovarajući materijali: razviti aditive koji mogu reagirati na podražaje okoliša (poput temperature, pH, svjetla itd.) Da biste postigli dinamičku regulaciju viskoznosti CMC.
Aditivi igraju važnu ulogu u regulaciji viskoznosti CMC -a. Racionalno odabirom i primjenom aditiva, potrebe različitih industrija i proizvoda široke potrošnje mogu se učinkovito zadovoljiti. Međutim, kako bi se postigao održivi razvoj, buduća istraživanja trebala bi se usredotočiti na razvoj zelenih i učinkovitih aditiva, kao i na primjenu novih tehnologija u regulaciji viskoznosti.
Post Vrijeme: 17-2025