1. Áttekintés
A karboxi-metil-cellulóz (CMC) egy vízben oldódó anionos poliszacharid, amelyet széles körben használnak élelmiszerekben, gyógyszerekben, kozmetikumokban, olajmező extrahálásában és papírgyártásában. A CMC egyik legfontosabb tulajdonsága a viszkozitása, de a gyakorlati alkalmazásokban viszkozitást gyakran szabályozni kell a speciális feldolgozási és teljesítményigények teljesítése érdekében.
2. A CMC szerkezete és viszkozitási jellemzői
A CMC egy cellulóz karboxi -metilezett származéka, és molekuláris szerkezete meghatározza annak viszkozitási jellemzőit az oldatban. A CMC viszkozitása a molekulatömegétől, a szubsztitúciós fokától (DS), valamint az oldat hőmérsékletétől és pH -jától függ. A nagy molekulatömeg és a magas DS általában növeli a CMC viszkozitását, míg a megnövekedett hőmérséklet és a szélsőséges pH -körülmények csökkenthetik a viszkozitását.
3. Az adalékanyagok CMC viszkozitásra gyakorolt hatásának mechanizmusai
3.1 Elektrolithatás
Az elektrolitok, például a sók (NaCl, KCL, CaCl₂ stb.), Csökkenthetik a CMC viszkozitását. Az elektrolitok a vízben lévő ionokba disszociálódnak, amelyek megóvhatják a CMC molekuláris láncok közötti töltés visszatükröződését, csökkenthetik a molekuláris láncok meghosszabbítását és összefonódását, és ezáltal csökkenthetik az oldat viszkozitását.
Ionos szilárdsághatás: Az oldat ionszilárdságának növelése semlegesítheti a CMC molekulák töltését, gyengítheti a molekulák közötti visszataszítást, a molekuláris láncok kompaktabbá teszi, és ezáltal csökkentheti a viszkozitást.
Multivalens kationhatás: Például a CA²⁺, ha több CMC -molekulán negatív töltésű csoportokkal koordinál, hatékonyabban semlegesítheti a töltést és kialakíthatja az intermolekuláris keresztkötéseket, ezáltal jelentősen csökkentve a viszkozitást.
3.2 Szerves oldószerhatás
Az alacsony poláris vagy nem poláris szerves oldószerek (például etanol és propanol) hozzáadása megváltoztathatja a vizes oldat polaritását, és csökkentheti a CMC molekulák és a vízmolekulák közötti kölcsönhatást. Az oldószermolekulák és a CMC molekulák közötti kölcsönhatás megváltoztathatja a molekuláris lánc konformációját is, ezáltal csökkentve a viszkozitást.
Szolvatációs hatás: A szerves oldószerek megváltoztathatják a vízmolekulák elrendezését az oldatban, úgy, hogy a CMC molekulák hidrofil részét az oldószer csomagolja, gyengítve a molekuláris lánc meghosszabbítását és csökkentve a viszkozitást.
3,3 pH változás
A CMC gyenge sav, és a pH változásai befolyásolhatják töltési állapotát és az intermolekuláris kölcsönhatásokat. Savas körülmények között a CMC molekulák karboxilcsoportjai semlegessé válnak, csökkentve a töltés visszatükröződését, és ezáltal csökkentve a viszkozitást. Lúgos körülmények között, bár a töltés növekszik, a szélsőséges lúgosság a molekuláris lánc depolimerizációjához vezethet, ezáltal csökkentve a viszkozitást.
Izoelektromos ponthatás: A CMC izoelektromos pontjához közeli körülmények között (pH ≈ 4,5) a molekuláris lánc nettó töltése alacsony, csökkentve a töltés -tagadást és ezáltal csökkentve a viszkozitást.
3.4 Enzimatikus hidrolízis
A specifikus enzimek (például a celluláz) csökkenthetik a CMC molekuláris láncát, ezáltal jelentősen csökkentve a viszkozitását. Az enzimatikus hidrolízis egy nagyon specifikus folyamat, amely pontosan szabályozhatja a viszkozitást.
Az enzimatikus hidrolízis mechanizmusa: Az enzimek a CMC molekuláris láncon lévő glikozidkötéseket hidrolizálják, így a nagy molekulatömegű CMC kisebb fragmensekre bontható, csökkentve a molekuláris lánc hosszát és az oldat viszkozitását.
4. Általános adalékanyagok és alkalmazásuk
4.1 Szervetlen sók
Nátrium -klorid (NaCl): Az élelmiszeriparban széles körben használják az élelmiszer textúrájának beállítását azáltal, hogy csökkentik a CMC oldat viszkozitását.
Kalcium -klorid (CACL₂): Az olajfúráshoz használják a fúrási folyadék viszkozitásának beállításához, amely elősegíti a fúró dugványok szállítását és a kútfal stabilizálását.
4.2 Szerves savak
Ecetsav (ecetsav): A kozmetikumokban használják a CMC viszkozitásának beállításához, hogy alkalmazkodjanak a különféle termék textúrákhoz és az érzékszervi igényekhez.
Citromsav: Általában az élelmiszer -feldolgozásban használják az oldat savasságának és lúgosságának beállításához a viszkozitás szabályozására.
4.3 oldószerek
Etanol: A gyógyszerekben és a kozmetikumokban használják a CMC viszkozitásának beállításához a megfelelő termék reológiai tulajdonságainak elérése érdekében.
Propanol: Az ipari feldolgozáshoz használják a CMC oldat viszkozitásának csökkentésére az egyszerű áramlás és feldolgozás érdekében.
4.4 Enzimek
Celluláz: A textilfeldolgozáshoz használják a hígság viszkozitásának csökkentésére, a bevonat és a nyomtatás egyenletesebbé tétele érdekében.
Amiláz: Az élelmiszeriparban néha használják a CMC viszkozitásának kiigazításához, hogy alkalmazkodjanak a különféle élelmiszerek feldolgozási igényeihez.
5. Az adalékanyagok hatékonyságát befolyásoló tényezők
Az adalékanyagok hatékonyságát számos tényező befolyásolja, ideértve a CMC molekulatömegét és helyettesítésének mértékét, az oldat kezdeti koncentrációját, a hőmérsékletet és más összetevők jelenlétét.
Molekulatömeg: A nagy molekulatömegű CMC nagyobb adalékanyagok koncentrációját igényli, hogy jelentősen csökkentse a viszkozitást.
A szubsztitúciós fok: A nagyfokú szubsztitúcióval rendelkező CMC kevésbé érzékeny az adalékanyagokra, és erősebb állapotokat igényelhet, vagy magasabb adalékanyagok koncentrációját igényelheti.
Hőmérséklet: A megnövekedett hőmérséklet általában növeli az adalékanyagok hatékonyságát, de a túl magas a hőmérséklet az adalékanyagok lebomlását vagy oldali reakcióit okozhatja.
Keverék kölcsönhatások: Más összetevők (például felületaktív anyagok, sűrítők stb.) Befolyásolhatják az adalékanyagok hatékonyságát, és átfogóan kell tekinteni.
6. A jövőbeli fejlesztési irányok
A CMC viszkozitásának csökkentésének kutatása és alkalmazása a zöld és a fenntartható irány felé halad. A nagy hatékonyságú és alacsony toxicitású új adalékanyagok fejlesztése, a meglévő adalékanyagok használatának feltételeinek optimalizálása, valamint a nanotechnológia és az intelligens reagáló anyagok alkalmazásának feltárása a CMC viszkozitási szabályozásában.
Zöld adalékanyagok: Keressen természetesen származtatott vagy biológiailag lebontható adalékanyagokat a környezeti hatás csökkentése érdekében.
Nanotechnológia: Használja a nanoanyagok hatékony felületi és egyedi interakciós mechanizmusát a CMC viszkozitásának pontos szabályozására.
Intelligens reagáló anyagok: Fejlesszen ki adalékanyagokat, amelyek reagálhatnak a környezeti ingerekre (például hőmérséklet, pH, fény stb.) A CMC viszkozitásának dinamikus szabályozásának elérése érdekében.
Az adalékanyagok fontos szerepet játszanak a CMC viszkozitásának szabályozásában. Az adalékanyagok racionális kiválasztásával és alkalmazásával a különféle iparágak és fogyasztói termékek igényei hatékonyan kielégíthetők. A fenntartható fejlődés elérése érdekében azonban a jövőbeli kutatásoknak a zöld és hatékony adalékanyagok fejlesztésére, valamint az új technológiák viszkozitási szabályozásban történő alkalmazására kell összpontosítaniuk.
A postai idő: február 17-2025