Метилцеллюлоза (МЦ) и карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) — два распространенных производных целлюлозы, широко используемых в пищевой, медицинской, строительной, химической промышленности и других областях. Хотя все они химически модифицированы из натуральной целлюлозы, существуют значительные различия в химической структуре, физических и химических свойствах и применении.
1. Химическая структура и процесс получения
Метилцеллюлоза производится путем реакции целлюлозы с метилхлоридом (или метанолом) в щелочных условиях. В ходе этого процесса часть гидроксильных групп (-ОН) в молекулах целлюлозы замещается метоксигруппами (-OCH₃) с образованием метилцеллюлозы. Степень замещения (DS, количество заместителей на единицу глюкозы) метилцеллюлозы определяет ее физические и химические свойства, такие как растворимость и вязкость.
Карбоксиметилцеллюлоза производится путем реакции целлюлозы с хлоруксусной кислотой в щелочных условиях, а гидроксильная группа заменяется карбоксиметильной (-CH₂COOH). Степень замещения и степень полимеризации (DP) КМЦ влияют на ее растворимость и вязкость в воде. КМЦ обычно существует в форме натриевой соли, называемой натриевой карбоксиметилцеллюлозой (NaCMC).
2. Физические и химические свойства
Растворимость: Метилцеллюлоза растворяется в холодной воде, но теряет растворимость и образует гель в горячей воде. Эта термическая обратимость позволяет использовать ее в качестве загустителя и желирующего агента в пищевой промышленности. КМЦ растворяется как в холодной, так и в горячей воде, но вязкость ее раствора уменьшается с повышением температуры.
Вязкость: На вязкость обоих влияет степень замещения и концентрация раствора. Вязкость MC сначала увеличивается, а затем уменьшается с ростом температуры, в то время как вязкость CMC уменьшается с ростом температуры. Это дает им свои преимущества в различных промышленных применениях.
Стабильность pH: КМЦ остается стабильной в широком диапазоне pH, особенно в щелочных условиях, что делает ее очень популярной в качестве стабилизатора и загустителя в пищевых продуктах и фармацевтических препаратах. МЦ относительно стабильна в нейтральных и слабощелочных условиях, но разлагается в сильных кислотах или щелочах.
3. Области применения
Пищевая промышленность: Метилцеллюлоза обычно используется в пищевых продуктах в качестве загустителя, эмульгатора и стабилизатора. Например, она может имитировать вкус и текстуру жира при производстве обезжиренных продуктов. Карбоксиметилцеллюлоза широко используется в напитках, хлебобулочных изделиях и молочных продуктах в качестве загустителя и стабилизатора для предотвращения отделения воды и улучшения вкуса.
Фармацевтическая промышленность: Метилцеллюлоза используется при изготовлении фармацевтических таблеток в качестве связующего и дезинтегрирующего вещества, а также в качестве смазочного и защитного агента, например, в офтальмологических глазных каплях в качестве заменителя слезы. КМЦ широко используется в медицине благодаря своей хорошей биосовместимости, например, при изготовлении препаратов с замедленным высвобождением и адгезивов в глазных каплях.
Строительство и химическая промышленность: MC широко используется в строительных материалах в качестве загустителя, водоудерживающего агента и клея для цемента и гипса. Он может улучшить строительные характеристики и качество поверхности материалов. CMC часто используется при обработке шлама в нефтяной промышленности, в пульпе при текстильной печати и крашении, поверхностном покрытии бумаги и т. д.
4. Безопасность и охрана окружающей среды
Оба считаются безопасными для использования в пищевой и фармацевтической промышленности, но их источники и процессы производства могут оказывать различное воздействие на окружающую среду. Сырье для MC и CMC получено из натуральной целлюлозы и является биоразлагаемым, поэтому они хорошо проявляют себя с точки зрения экологичности. Однако в процессе их производства могут использоваться химические растворители и реагенты, которые могут оказывать определенное воздействие на окружающую среду.
5. Цена и рыночный спрос
Из-за различных производственных процессов себестоимость метилцеллюлозы обычно выше, поэтому ее рыночная цена также выше, чем у карбоксиметилцеллюлозы. КМЦ, как правило, имеет больший рыночный спрос из-за ее более широкого применения и более низких производственных затрат.
Хотя метилцеллюлоза и карбоксиметилцеллюлоза являются производными целлюлозы, они имеют существенные различия в структуре, свойствах, применении и рыночном спросе. Метилцеллюлоза в основном используется в пищевой, медицинской и строительной промышленности из-за ее уникальной термической обратимости и высокого контроля вязкости. Карбоксиметилцеллюлоза широко используется в пищевой, медицинской, нефтехимической, текстильной и других отраслях промышленности из-за ее превосходной растворимости, регулирования вязкости и широкой адаптивности pH. Выбор производного целлюлозы зависит от конкретного сценария применения и потребностей.
Время публикации: 20-авг-2024