1. Преглед
Карбоксиметил целулоза (ЦМЦ) је анионски полисахарид растворљив у води широко који се широко користи у храни, фармацеутским производима, козметици, екстракцији нафтних поља и папиран. Кључна имовина ЦМЦ-а је његова вискозност, али у практичним применама, његова вискозност често треба регулисати како би испунила посебне захтеве за обраду и перформансе.
2 Карактеристике структуре и вискозности ЦМЦ-а
ЦМЦ је карбоксиметилирани дериват целулозе, а његова молекуларна структура одређује своје карактеристике вискозности у раствору. Вискозност ЦМЦ-а зависи од његове молекуларне тежине, степеном замене (ДС) и температуре и пХ решења. Висока молекулска тежина и висока ДС-а обично повећавају вискозност ЦМЦ-а, док узроковани температурни и екстремни ПХ услови могу смањити његову вискозност.
3. Механизми ефекта адитива на вискозност ЦМЦ-а
3.1 Електролитни ефекат
Електролити, као што су соли (НАЦЛ, КЦЛ, ЦАЦЛ₂ итд.), Могу смањити вискозност ЦМЦ-а. Елецтролити се дисоцирају у јоне у води, што може да ојача одбојност на накнаду између ЦМЦ молекуларних ланаца, смањите продужење и заплетање молекуларних ланаца и на тај начин смањује вискозност раствора.
Еффекат јонске снаге: Повећање јонске снаге у раствору може да неутралише оптужбу на молекуле ЦМЦ-а, слаби одбојност између молекула, чине молекуларне ланце компактније и на тај начин смањују вискозност.
Ефекат мултивалентног катиона: На пример, координацијом са негативно оптуженим групама на више молекула ЦМЦ-а, може ефикасније неутрализовати оптужбу и формирати интермолекуларне крижање, чиме се значајно смањују вискозност.
3.2 Ефекат органског растварача
Додавање нискоколарних или непарних органских растварача (као што је етанол и пропанол) могу променити поларитет воденог раствора и смањити интеракцију између молекула ЦМЦ-а и молекула воде. Интеракција између молекула растварача и молекула ЦМЦ-а такође може да промени конформацију молекуларног ланца, смањујући на тај начин вискозност.
Ефекат растварања: Органски растварачи могу променити распоред молекула воде у раствор, тако да је хидрофилни део молекула ЦМЦ-а умотан од растварача, слабљењем проширења молекуларног ланца и смањење вискозности.
3.3 ПХ промене
ЦМЦ је слаба киселина, а промене пХ могу утицати на његову државну и интерколекуларну интеракцију. Под киселим условима карбоксилне групе на молекулама ЦМЦ-а постају неутрални, смањујући одбојност на накнаду и на тај начин смањују вискозност. Под алкалним условима, иако се повећава накнада, екстремна алкалност може довести до деполимеризације молекуларног ланца, смањујући на тај начин вискозност.
Еффекат изоелектрана: Под условима у близини изоелектричне тачке ЦМЦ-а (пХ ≈ 4.5), нето накнада молекуларног ланца је ниска, смањујући одбојност на оптужбу и на тај начин смањујући вискозност.
3.4 Ензимска хидролиза
Специфични ензими (попут целулазе) могу смањити молекуларни ланац ЦМЦ-а, чиме се значајно смањује његову вискозност. Ензимска хидролиза је веома специфичан процес који може прецизно контролисати вискозност.
Механизам ензимске хидролизе: ензими хидролизу Гликосидни обвезнице на ЦМЦ молекуларном ланцу, тако да се ЦМЦ молекулске тежине разбије у мање фрагменте, смањујући дужину молекуларног ланца и вискозитет раствора.
4. Заједнички адитиви и њихове апликације
4.1 Неорганске соли
Натријум-хлорид (НАЦЛ): Широко се користи у прехрамбеној индустрији да подеси текстуру хране смањењем вискозности ЦМЦ раствора.
Калцијум хлорид (ЦАЦЛ₂): Користи се у бушилишту нафте да подесите вискозитет бушења течности, што помаже у ношењу резница за бушење и стабилизује добро зид.
4.2 Органске киселине
Сирћетна киселина (сирћетна киселина): користи се у козметици да подеси вискозност ЦМЦ-а да се прилагоди различитим текстурама производа и сензорним захтевима.
Лимунска киселина: обично се користи у прехрамбеној преради да бисте прилагодили киселост и алкалност решења за контролу вискозности.
4.3 Растварачи
Етанол: користи се у фармацеутским и козметици да подеси вискозност ЦМЦ-а да би се добила одговарајућа реолошка својства производа.
Пропанол: користи се у индустријској обради да би се смањила вискозност раствора ЦМЦ-а за лак проток и прераду.
4.4 Ензими
Целулаза: користи се у текстилној обради да би се смањила вискозност суспензије, чинећи премаз и штампање више униформ.
Амилаза: Понекад се користи у прехрамбеној индустрији да подеси вискозност ЦМЦ-а да се прилагоди потребама за обраду различитих намирница.
5. Фактори који утичу на ефикасност адитива
Ефикасност адитива утиче много фактора, укључујући молекулску тежину и степен супституције ЦМЦ-а, почетну концентрацију раствора, температуре и присуства других састојака.
Молекуларна тежина: ЦМЦ са високом молекулском тежином захтева веће концентрације адитива како би се значајно смањила вискозност.
Степен замјене: ЦМЦ са високим степеном супституције је мање осетљив на адитиве и може захтевати јачи услови или веће концентрације адитива.
Температура: Повећана температура углавном повећава ефикасност адитива, али превисока температура може проузроковати разградњу или бочне реакције адитива.
Интеракције смеша: Остали састојци (као што су површински активне материје, згушњивачи итд.) Могу утицати на ефикасност адитива и потребно је разматрати свеобухватно.
6 будући упутства за развој
Истраживање и примена смањења вискозности ЦМЦ крећу се ка зеленом и одрживом правцу. Развијање нових адитива са високом ефикасношћу и ниском токсичношћу, оптимизацијом услова за употребу постојећих адитива и истраживање примене нанотехнологије и паметних одговорности у регулацији вискозности ЦМЦ-а сви будући трендови за развој.
Зелени адитиви: Потражите природно изведене или биоразградиве адитиве за смањење утицаја на животну средину.
Нанотехнологија: Користите ефикасну површину и јединствени механизам интеракције наноматеријала да прецизно контролише вискозност ЦМЦ-а.
СМАРТ ОДГОВОРНИ МАТЕРИЈАЛИ: Развити адитиве који могу да одговоре на подражаје животне средине (као што је температура, пХ, светло итд.) Да би се постигла динамична регулација вискозности ЦМЦ-а.
Адитиви играју важну улогу у регулисању вискозности ЦМЦ-а. Рационално избор и примене адитива, потребе различитих индустрија и потрошачких производа могу се ефикасно испунити. Међутим, у циљу постизања одрживог развоја, будућа истраживања требало би да се фокусира на развој зелених и ефикасних адитива, као и примену нових технологија у регулацији вискозности.
Вријеме поште: фебруар-17-2025