Methylcellulose (MC) en carboxymethylcellulose (CMC) zijn twee veel voorkomende cellulosederivaten die veel worden gebruikt in de voeding, de geneeskunde, de bouw, de chemische industrie en andere gebieden. Hoewel ze allemaal chemisch zijn gemodificeerd op basis van natuurlijke cellulose, zijn er aanzienlijke verschillen in chemische structuur, fysische en chemische eigenschappen en toepassingen.
1. Chemische structuur en bereidingsproces
Methylcellulose wordt geproduceerd door cellulose te laten reageren met methylchloride (of methanol) onder alkalische omstandigheden. Tijdens dit proces wordt een deel van de hydroxylgroepen (-OH) in de cellulosemoleculen vervangen door methoxygroepen (-OCH3) om methylcellulose te vormen. De substitutiegraad (DS, het aantal substituenten per glucose-eenheid) van methylcellulose bepaalt de fysische en chemische eigenschappen ervan, zoals oplosbaarheid en viscositeit.
Carboxymethylcellulose wordt geproduceerd door cellulose onder alkalische omstandigheden te laten reageren met chloorazijnzuur, waarbij de hydroxylgroep wordt vervangen door carboxymethyl (-CH₂COOH). De mate van substitutie en polymerisatiegraad (DP) van CMC beïnvloeden de oplosbaarheid en viscositeit ervan in water. CMC bestaat meestal in de vorm van natriumzout, natriumcarboxymethylcellulose (NaCMC) genoemd.
2. Fysische en chemische eigenschappen
Oplosbaarheid: Methylcellulose lost op in koud water, maar verliest oplosbaarheid en vormt een gel in heet water. Deze thermische omkeerbaarheid maakt het gebruik ervan als verdikkingsmiddel en geleermiddel bij de voedselverwerking mogelijk. CMC is oplosbaar in zowel koud als warm water, maar de viscositeit van de oplossing neemt af naarmate de temperatuur stijgt.
Viscositeit: De viscositeit van beide wordt beïnvloed door de mate van substitutie en de oplossingsconcentratie. De viscositeit van MC neemt eerst toe en neemt vervolgens af naarmate de temperatuur stijgt, terwijl de viscositeit van CMC afneemt naarmate de temperatuur stijgt. Dit geeft ze hun eigen voordelen in verschillende industriële toepassingen.
pH-stabiliteit: CMC blijft stabiel over een breed pH-bereik, vooral onder alkalische omstandigheden, waardoor het erg populair is als stabilisator en verdikkingsmiddel in voedingsmiddelen en farmaceutische producten. MC is relatief stabiel onder neutrale en licht alkalische omstandigheden, maar zal worden afgebroken in sterke zuren of alkaliën.
3. Toepassingsgebieden
Voedingsindustrie: Methylcellulose wordt in de voeding veel gebruikt als verdikkingsmiddel, emulgator en stabilisator. Het kan bijvoorbeeld de smaak en textuur van vet nabootsen bij de productie van vetarme voedingsmiddelen. Carboxymethylcellulose wordt veel gebruikt in dranken, gebak en zuivelproducten als verdikkingsmiddel en stabilisator om waterafscheiding te voorkomen en de smaak te verbeteren.
Farmaceutische industrie: Methylcellulose wordt gebruikt bij de bereiding van farmaceutische tabletten als bindmiddel en desintegratiemiddel, en ook als smeermiddel en beschermend middel, zoals in oogdruppels als traanvervanger. CMC wordt veel gebruikt in de geneeskunde vanwege de goede biocompatibiliteit, zoals de bereiding van geneesmiddelen met verlengde afgifte en kleefstoffen in oogdruppels.
Bouw- en chemische industrie: MC wordt veel gebruikt in bouwmaterialen als verdikkingsmiddel, watervasthoudend middel en lijm voor cement en gips. Het kan de constructieprestaties en oppervlaktekwaliteit van materialen verbeteren. CMC wordt vaak gebruikt bij de behandeling van modder in de mijnbouw van olievelden, slurry bij het bedrukken en verven van textiel, oppervlaktecoating van papier, enz.
4. Veiligheid en milieubescherming
Beide worden als veilig beschouwd voor gebruik in voedsel- en farmaceutische toepassingen, maar hun bronnen en productieprocessen kunnen verschillende gevolgen hebben voor het milieu. De grondstoffen van MC en CMC zijn afkomstig van natuurlijke cellulose en zijn biologisch afbreekbaar, waardoor ze goed presteren op het gebied van milieuvriendelijkheid. Bij hun productieproces kunnen echter chemische oplosmiddelen en reagentia betrokken zijn, wat enige impact op het milieu kan hebben.
5. Prijs en marktvraag
Door verschillende productieprocessen zijn de productiekosten van methylcellulose meestal hoger, waardoor de marktprijs ook hoger is dan die van carboxymethylcellulose. CMC heeft over het algemeen een grotere marktvraag vanwege de bredere toepassing en lagere productiekosten.
Hoewel methylcellulose en carboxymethylcellulose beide derivaten van cellulose zijn, vertonen ze aanzienlijke verschillen in structuur, eigenschappen, toepassingen en marktvraag. Methylcellulose wordt voornamelijk gebruikt op het gebied van voeding, medicijnen en bouwmaterialen vanwege de unieke thermische omkeerbaarheid en hoge viscositeitscontrole. Carboxymethylcellulose wordt op grote schaal gebruikt in de voedingsmiddelen-, geneeskunde-, petrochemische-, textiel- en andere industrieën vanwege zijn uitstekende oplosbaarheid, viscositeitsaanpassing en brede pH-aanpassingsvermogen. De keuze van het cellulosederivaat hangt af van het specifieke toepassingsscenario en de behoeften.
Posttijd: 20 augustus 2024