羧甲基纤维素钠性质和作用
羧甲基纤维素钠的分解温度

羧甲基纤维素钠的分解温度1. 简介羧甲基纤维素钠是一种常见的离子型纤维素衍生物,具有良好的水溶性和增稠性能。
在工业中,羧甲基纤维素钠被广泛用作增稠剂、乳化剂、胶粘剂等。
了解羧甲基纤维素钠的分解温度对于其应用和加工具有重要意义。
本文将详细介绍羧甲基纤维素钠的分解温度,包括其定义、影响因素以及测定方法等内容。
2. 羧甲基纤维素钠的定义羧甲基纤维素钠是由天然纤维素经过酯化反应制得的衍生物,其主要结构特点是在纤维素分子上引入了羧甲基(CH2COONa)官能团。
这种官能团的引入赋予了羧甲基纤维素钠良好的水溶性和增稠性能。
3. 影响羧甲基纤维素钠分解温度的因素羧甲基纤维素钠的分解温度受到多种因素的影响,主要包括以下几个方面:3.1 羧甲基纤维素钠的结构羧甲基纤维素钠的分解温度与其结构密切相关。
一般来说,羧甲基纤维素钠的分解温度随着羧甲基官能团含量的增加而降低。
这是因为羧甲基官能团具有较强的极性和热不稳定性,容易在高温下发生分解反应。
3.2 温度升高速率对于测定羧甲基纤维素钠分解温度的实验方法来说,温度升高速率是一个重要参数。
通常情况下,温度升高速率越快,样品达到分解温度所需时间越短。
因此,在实际应用中需要根据具体情况选择适当的温度升高速率。
3.3 气氛条件羧甲基纤维素钠在不同气氛条件下其分解温度也会有所差异。
一般来说,在空气中进行实验时,由于氧气的存在会促使样品更易于发生氧化分解反应,从而降低了羧甲基纤维素钠的分解温度。
4. 羧甲基纤维素钠分解温度的测定方法目前,常用的测定羧甲基纤维素钠分解温度的方法主要有以下几种:4.1 差热分析法(DSC)差热分析法是一种常用的测定材料热性质的方法。
通过测量样品在升温过程中与参比样品之间的热流差异,可以得到材料的热性质参数,包括分解温度。
4.2 热重分析法(TGA)热重分析法是一种通过连续测量样品质量随温度变化而得到材料热性质参数的方法。
通过监测样品在升温过程中失去质量的变化情况,可以确定羧甲基纤维素钠的分解温度。
羧甲基纤维素钠和羟甲基纤维素钠

羧甲基纤维素钠和羟甲基纤维素钠【摘要】本文旨在探讨羧甲基纤维素钠和羟甲基纤维素钠这两种聚合物的定义、用途以及特性。
羧甲基纤维素钠是一种具有优异的流变性能和增稠作用的胶体物质,广泛应用于食品、药品等领域。
其生产方法简单高效,应用领域广泛。
而羟甲基纤维素钠则具有优异的凝胶性能和稳定性,常用于制备药物包衣、医用胶片等。
本文还将介绍两者的比较,羧甲基纤维素钠在功能性方面有所优势,而羟甲基纤维素钠在稳定性上表现更佳。
未来,随着技术的不断进步,这两种聚合物的应用前景将更加广阔,有望在医药、食品等领域发挥重要作用。
通过本文的介绍,读者将更全面了解羧甲基纤维素钠和羟甲基纤维素钠的特性及应用前景。
【关键词】羧甲基纤维素钠、羟甲基纤维素钠、定义、用途、特性、生产方法、应用领域、比较、发展前景1. 引言1.1 羧甲基纤维素钠和羟甲基纤维素钠的定义羧甲基纤维素钠是一种水溶性的纤维素衍生物,通常用作增稠剂和稳定剂。
它是一种聚合物,具有良好的增稠性能和稳定性,能够在水中形成稠度适中的胶状物质。
羧甲基纤维素钠的分子结构中含有羧基(-COO^-Na^+),这使得它具有优良的水溶性和增稠性能。
羧甲基纤维素钠和羟甲基纤维素钠都是重要的功能性添加剂,在食品、药品、化妆品等领域有着广泛的应用。
它们不仅能够改善产品的口感和质地,还能提高产品的稳定性和保存期限。
羧甲基纤维素钠和羟甲基纤维素钠在现代工业生产中扮演着不可或缺的角色。
1.2 羧甲基纤维素钠和羟甲基纤维素钠的用途羧甲基纤维素钠和羟甲基纤维素钠是两种常用的化学物质,在许多领域都具有广泛的用途。
它们在食品工业、制药工业、化妆品行业等领域都发挥着重要作用。
在食品工业中,羧甲基纤维素钠和羟甲基纤维素钠是常见的增稠剂和乳化剂。
它们能够增加食品的口感,改善食品的质感,使食品更加顺滑和美味。
它们还可以延长食品的保存期限,保持食品的新鲜度和营养价值。
羧甲基纤维素钠和羟甲基纤维素钠在各个领域都发挥着重要的作用,为人类的生活和健康提供了重要支持。
羧甲基纤维素钠的临界胶束浓度

羧甲基纤维素钠的临界胶束浓度羧甲基纤维素钠(CMC)是一种常用的表面活性剂,在化妆品、食品和药品等领域都有着广泛的应用。
它在水中的溶液中可以形成临界胶束,这是其重要的性质之一。
那么,什么是羧甲基纤维素钠的临界胶束浓度?它的形成机制是什么?它又有着怎样的应用呢?一、羧甲基纤维素钠的临界胶束浓度羧甲基纤维素钠的临界胶束浓度(CMC)是指在溶液中,当表面活性剂的浓度达到一定数值时,使得其能够形成稳定的胶束结构。
这个浓度被称为临界胶束浓度,通常用来评价表面活性剂的胶束形成能力。
在CMC以下,表面活性剂以单分子形式存在;而在CMC以上,表面活性剂开始形成胶束。
CMC是表面活性剂的一个重要参数,可以影响其在溶液中的性质和应用。
二、临界胶束浓度的形成机制临界胶束浓度的形成与表面活性剂的分子结构密切相关。
表面活性剂分子通常由亲水性头基和疏水性尾基组成。
在低于CMC的浓度下,表面活性剂分子以头基朝向水相、尾基朝向水相之外的方式分散在溶液中;当浓度达到CMC时,疏水性尾基之间的疏水相互作用开始增强,导致分子聚集形成胶束结构。
这种过程是由疏水作用驱动的,而且一旦形成的胶束结构会在一定浓度范围内保持稳定。
三、羧甲基纤维素钠临界胶束浓度的应用羧甲基纤维素钠作为一种常见的表面活性剂,在许多领域都有着重要的应用。
例如在医药领域,CMC的浓度可以影响药物的溶解性和释放性能,一些药物的溶解度和释放速度会随着CMC的增加而增加,因此可以通过控制CMC达到控制药物释放的目的。
在食品工业中,CMC 的临界胶束浓度也被广泛应用,比如在乳化和稳定乳液中。
CMC的临界胶束浓度也被应用于油田开采、染料工业中等,可以通过调控CMC 的浓度来改变体系的性质。
个人观点与理解对于表面活性剂的临界胶束浓度,我认为这是一个非常重要的性质,它直接影响着表面活性剂的应用效果。
通过对临界胶束浓度的了解,可以更好地控制表面活性剂的性质和行为,从而优化其在不同领域的应用。
羧甲基纤维素钠 用途

羧甲基纤维素钠用途全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:羧甲基纤维素钠是一种常见的羧甲基纤维素衍生物,广泛应用于医药、食品、化妆品和其他行业。
羧甲基纤维素钠具有许多优良特性,包括水溶性、增稠性、凝胶性、对金属离子的稳定性等,因此被广泛用于各种领域。
下面就让我们来了解一下羧甲基纤维素钠的主要用途。
羧甲基纤维素钠在医药领域中有着重要的应用。
它常用作药物的缓释剂,可以控制药物在体内的释放速度,提高药效和减少副作用。
羧甲基纤维素钠还可用作眼药水的黏稠剂,帮助药物在眼睛表面停留更长时间,增加治疗效果。
在食品行业中,羧甲基纤维素钠也有广泛的应用。
它可以用作增稠剂、稳定剂、乳化剂等,提高食品品质和口感。
羧甲基纤维素钠在酱料、果冻、冰淇淋等食品中起着不可替代的作用,让食品更加美味和持久。
羧甲基纤维素钠还被广泛应用于化妆品领域。
它可以用作乳液、面膜、化妆水等产品的稳定剂和增稠剂,帮助产品更容易涂抹和使用,增加使用效果和体验。
羧甲基纤维素钠对皮肤温和亲和,不易引起过敏,适合各种肤质使用。
羧甲基纤维素钠是一种功能性多面手,其在各个领域都有着重要的应用价值。
随着科技的不断发展和人们对品质和安全的要求越来越高,羧甲基纤维素钠将会有更广阔的发展前景。
我们期待在未来能够看到更多基于羧甲基纤维素钠的创新产品,为社会的进步和人们的生活带来更多的便利和美好。
第二篇示例:羧甲基纤维素钠是一种常用的水溶性增稠剂和乳化剂,广泛应用于食品、医药、个人护理、纺织、造纸等领域。
羧甲基纤维素钠是羧甲基纤维素的钠盐,具有良好的稳定性和粘度控制能力,能够提高产品的口感和质感。
下面来详细介绍一下羧甲基纤维素钠的用途。
羧甲基纤维素钠在医药领域也有重要的应用。
由于其良好的水溶性和稳定性,羧甲基纤维素钠常被用作制剂的助剂,可以帮助药物更好地溶解和释放,提高药效。
羧甲基纤维素钠还可以用于制备各种医疗敷料和药物涂层,具有良好的生物相容性和渗透性,有助于药物的局部治疗。
羧甲基纤维素钠和羧甲基纤维素

羧甲基纤维素钠和羧甲基纤维素1. 简介羧甲基纤维素钠(Carboxymethyl cellulose sodium)和羧甲基纤维素(Carboxymethyl cellulose)是一类常用的功能性高分子化合物。
它们具有良好的溶解性、增稠性和稳定性,广泛应用于食品、制药、化妆品等领域。
本文将详细介绍羧甲基纤维素钠和羧甲基纤维素的特性、制备方法以及应用领域。
2. 特性2.1 羧甲基纤维素钠的特性羧甲基纤维素钠是一种离子型聚电解质,具有以下特点:•溶解性:羧甲基纤维素钠在水中具有良好的溶解性,形成胶体溶液。
•高度增稠:由于其分子结构中含有大量的羧甲基,能够形成大量氢键和静电作用力,使得溶液具有较高的粘度。
•高度吸水性:羧甲基纤维素钠可以吸收大量水分,并形成凝胶状物质。
2.2 羧甲基纤维素的特性羧甲基纤维素是一种非离子型聚电解质,具有以下特点:•溶解性:羧甲基纤维素在水中具有良好的溶解性,形成胶体溶液。
•中度增稠:相比羧甲基纤维素钠而言,羧甲基纤维素的增稠效果较弱。
•高度吸水性:羧甲基纤维素可以吸收大量水分,并形成凝胶状物质。
3. 制备方法3.1 羧甲基纤维素钠的制备方法羧甲基纤维素钠的制备方法通常包括以下步骤:1.纤维素预处理:将天然纤维素经过碱处理、酯化等预处理过程,使其表面含有活性基团。
2.羧甲基化反应:将预处理后的纤维素与氯乙酸等反应剂进行反应,引入羧甲基。
3.碱化处理:将反应得到的产物经过碱处理,得到羧甲基纤维素钠。
3.2 羧甲基纤维素的制备方法羧甲基纤维素的制备方法与羧甲基纤维素钠类似,但在最后一步碱化处理时使用酸性条件,得到非离子型的羧甲基纤维素。
4. 应用领域4.1 食品工业羧甲基纤维素钠和羧甲基纤维素在食品工业中具有以下应用:•增稠剂:由于其良好的增稠性,可用于制作果冻、酱料等食品。
•稳定剂:能够增强食品的稳定性,延长保质期。
•着色剂:可以作为食品着色剂使用。
4.2 制药工业羧甲基纤维素钠和羧甲基纤维素在制药工业中具有以下应用:•药物控释剂:由于其良好的吸水性和溶解性,可用于控制药物释放速率。
羧甲基纤维素钠盐

羧甲基纤维素钠盐简介羧甲基纤维素钠盐是一种重要的化工原料和功能性剂,具有广泛的应用领域。
它是以纤维素为原料经一系列化学处理制得的纤维素衍生物,具有一定的溶解性和黏度。
羧甲基纤维素钠盐具有优异的增稠、乳化、稳定等性质,可以广泛应用于食品、医药、日化、纺织、造纸等行业。
本文将从它的结构、制备方法以及应用领域等方面进行介绍和探讨。
结构羧甲基纤维素钠盐的化学结构具有以下特点:•主要由D-葡萄糖单元和羧甲基酯单元组成;•羧甲基酯单元与纤维素主链上的羟基发生酯化反应,形成羧甲基纤维素;•羧甲基纤维素钠盐是将羧甲基纤维素经过酸解和中和反应,生成钠盐形式。
制备方法为了制备羧甲基纤维素钠盐,通常可以采用以下几种方法:1.酸酯化法:将纤维素与甲酸进行酯化反应,得到羧甲基纤维素,再通过中和反应制备成钠盐。
2.酸化氧化法:将纤维素进行酸化处理,使其形成含有羧基的纤维素,再经过氧化反应得到羧甲基纤维素,最后进行中和反应得到钠盐。
3.酸酐法:通过酸酐法使纤维素发生酯化反应,得到羧甲基纤维素,然后进行中和反应。
以上方法可以根据具体的需要和实验条件进行选择,制备得到的羧甲基纤维素钠盐具有一定的纯度和稳定性。
应用领域由于羧甲基纤维素钠盐具有增稠、乳化、稳定等性质,因此在众多行业中得到广泛的应用。
以下是几个主要的应用领域:食品工业羧甲基纤维素钠盐作为食品增稠剂和乳化剂,可以改善食品的质感和口感。
它常被用于制作果冻、调味品、酱料等食品,能够提高产品的稠度和颜色稳定性。
医药工业羧甲基纤维素钠盐在医药制剂中被用作胶体保护剂和增稠剂,能够提高药品的质量和稳定性。
它常被应用于制作眼药水、口服液等药物。
日化工业羧甲基纤维素钠盐是一种常见的个人护理品原料,可以用于制作洗发水、护发素和洗手液等产品。
它能够增加产品的黏稠度和水溶性,改善产品的使用感受。
纺织工业羧甲基纤维素钠盐作为纺织品印染助剂,具有良好的分散性和尺度稳定性。
它可以提高染料与纺织品之间的附着力,改善染色效果。
CMC详细资料

CMC作为一种水溶性食品添加剂,具有增稠、稳定、乳化、赋形等作用,在食品工业中具有广泛的用途。
CMC是英文CarboxyMethylCellulose的缩写,中文名为羧甲基纤维素钠,分子式为C6H7(OH)2OCH2COONa,是天然纤维素经化学改性后得到的纤维衍生物,是重要的水溶性聚合物之一。
CMC具有增稠、分散、悬浮、粘合、成膜、保护胶体和保护水分等优良性能,广泛应用于食品、医药、牙膏等行业。
CMC为白色或微黄色粉末、粒状或纤维状固体,无臭、无味、无毒。
CMC是一种大分子化学物质,能够吸水膨胀,在水中溶胀时,可以形成透明的粘稠胶液,在酸碱度方面表现为中性。
固体CMC对光及室温均较稳定,在干燥的环境中,可以长期保存。
CMC具有吸湿特性,其吸湿程度与大气温度和相对湿度有关,当到达平衡后,就不再吸湿。
CMC水溶液具有优良的粘结、增稠、乳化、悬浮、成膜、保护胶体、保持水分、抗酶解以及代谢惰性等性能。
CMC水溶液与锡、银、铝、铅、铁、铜及某些重金属相遇时,会发生沉淀反应;CMC水溶液与钙、镁、食盐共存时,不会产生沉淀,但会降低CMC水溶液的粘度。
食用CMC具有增稠、乳化、赋形、保水、稳定等作用。
在食品中添加CMC,能够降低食品的生产成本、提高食品档次、改善食品口感,还能够延长食品的保质期,是食品工业理想的食品添加剂,可广泛用于各种固体和液体饮料、罐头、糖果、糕点、肉制品、饼干、方便面、卷面、速煮食品、速冻风味小吃食品及豆奶、酸奶、花生奶、果茶、果汁等食品的生产之中。
酸性奶饮料是一种调配型的奶饮料,口味表现为甜酸,是一种以水、牛奶(或者奶粉、发酵灭活后的酸奶)、乳化稳定剂、柠檬酸、果味香精、合成色素等为原料,加工而成的饮品。
在酸性奶饮料中使用CMC,可以起到稳定饮料组织状态的作用,具有防止饮料沉淀分层、改善口感、提高耐高温能力等特性。
在生产过程中,有些酸性奶饮料企业采用单一的CMC作为增稠稳定剂;有些企业则将CMC和其他的增稠稳定剂、乳化剂复合在一起,用于酸性奶饮料的生产之中。
在羧甲基纤维素钠中的作用

在羧甲基纤维素钠中的作用1.引言1.1 概述概述部分的内容可以包括对羧甲基纤维素钠的简要介绍和背景说明,以引起读者的兴趣并提供文章的整体框架。
【示例】概述羧甲基纤维素钠是一种广泛应用于食品工业的功能性添加剂,它具有多种独特的特性和功能。
它在食品加工过程中起到了重要的作用,被广泛用于增加食品的黏稠度、稳定乳化、改善质感和延长食品的保质期等方面。
随着人们对食品品质和安全性的要求不断提升,羧甲基纤维素钠作为一种天然、环保且具有良好应用效果的添加剂,得到了越来越多的关注和应用。
它不仅可以提高食品的整体品质,还可以满足人们对于健康食品的需求。
本文将对羧甲基纤维素钠的定义、特性以及在食品工业中的应用进行详细介绍,旨在进一步增进读者对羧甲基纤维素钠的认识和理解。
同时,我们还将分析羧甲基纤维素钠的重要性以及其未来发展的趋势。
通过本文的阅读,读者将能够更全面地了解羧甲基纤维素钠的作用机制和潜在的应用前景。
1.2 文章结构文章结构部分的内容:文章结构部分旨在介绍本文的整体组织框架,以便读者能够清晰地了解文章的主要内容和线索。
本文分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分,我们将对羧甲基纤维素钠(以下简称羧甲纤)进行一个概述,介绍其定义和特性,并阐明本文的目的。
在正文部分,我们将详细探讨羧甲纤在食品工业中的应用。
首先,我们将从羧甲纤的定义和特性入手,介绍其在食品工业中的主要功能和作用。
然后,我们将深入探讨羧甲纤在不同食品制造过程中的具体应用,包括增稠剂、乳化剂、稳定剂等等。
通过对这些应用的详细介绍,我们将展示羧甲纤在食品工业中的重要性和广泛应用。
最后,在结论部分,我们将总结羧甲纤的重要性,并展望其未来的发展趋势。
我们将探讨羧甲纤在食品工业中的潜力和前景,并对可能的研究方向和应用领域进行展望。
通过以上的文章结构,我们将全面而系统地介绍羧甲纤在食品工业中的作用,为读者提供深入了解羧甲纤以及其在食品工业中的应用的全面指导。
1.3 目的本文的目的是探讨羧甲基纤维素钠在食品工业中的作用。
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羧甲基纤维素钠羧甲基纤维素钠(CMC),是纤维素的羧甲基化衍生物,又名纤维素胶,是最主要的离子型纤维素胶。
CMC 于1918 年由德国首先制得,并于1921 年获得专利而见诸于世,此后便在欧洲实现商业化生产。
当时只为粗产品,用作胶体和粘结剂。
1936~1941 年,对CMC 工业应用的研究相当活跃,并发表了几个具有启发性的专利。
第二次世界大战期间,德国将CMC 用于合成洗涤剂。
CMC 的工业化生产开始于二十世纪三十年代德国IG Farbenindustrie AG。
此后,生产工艺、生产效率和产品质量逐步有了明显的改进。
1947 年,美国FDA 根据毒物学研究证明:CMC 对生理无毒害作用,允许将其用于食品加工业中作添加剂,起增稠作用。
CMC 因具有许多特殊性质,如增稠、粘结、成膜、持水、乳化、悬浮等,而得到广泛应用。
近年来,不同品质的CMC 被用于工业和人们生活的不同领域中。
1 CMC 的分子结构特征纤维素是无分支的链状分子,由D-吡喃葡萄糖通过β-(1→4)-苷键结合而成。
由于存在分子内和分子间氢键作用,纤维素既不溶于冷水也不溶于热水,这使它的应用受到了限制。
纤维素在碱性条件下溶胀,如果通过特殊的化学反应,用其它基团取代葡萄糖残基上C2、C3及C6位的羟基即可得到纤维素衍生物,其中有35%的纯纤维素被转化为纤维素酯(25%)和纤维素醚(10%)。
CMC 是纤维素醚的一种,通常是以短棉绒(纤维素含量高达98%)或木浆为原料,通过氢氧化钠处理后再与氯乙酸钠(ClCH2COONa)反应而成,通常有两种制备方法:水媒法和溶媒法。
也有其他植物纤维被用于制备CMC,新的合成方法也不断地被提出来。
CMC 为阴离子型线性高分子。
构成纤维素的葡萄糖中有3 个能醚化的羟基,因此产品具有各种取代度,取代度在0.8 以上时耐酸性和耐盐性好。
商品CMC 有食品级及工业级之分,后者带有较多的反应副产物。
CMC 的实际取代度一般在0.4~1.5 之间,食品用CMC 的取代度一般为0.6~0.95,近来修改后的欧洲立法允许将DS 最大为 1.5 的CMC 用于食品中;取代度增大,溶液的透明度及稳定性也越好。
取代度(Degree of Substitution,DS)决定了CMC 的性质,而取代基的分布也会对产品性质产生影响。
DS 和取代基分布的准确测定是优化反应条件、确定结构性质关系的先决条件。
羧甲基可以在葡萄糖单元(AGU)的2、3、6 位上发生取代,有八种可能的结构单元(无取代;C2;C3;C6;C2、C3;C2、C6;C3、C6;C2、C3、C6)构成了高分子链。
不同高分子链中重复单元的分布也可能是不同的。
1.1 DS 的测定测定CMC 取代度的一种常用方法是滴定法,把CMC 钠盐转化为酸的形式,反之亦然。
把CMC 钠盐分散在乙醇和盐酸中,用已知摩尔浓度的氢氧化钠溶液滴定。
还有一种反滴定法,一般是测定CMC 取代度的标准方法:把氢氧化钠加入到未知量的CMC 酸中,反滴定过量的氢氧化钠来计算DS。
电导滴定法也可以较准确地测定DS,曾晖扬等提出了红外光谱法,并可直观地大致判断出样品的纯度,以决定是否需要对样品进行提纯精制。
钠的确定比较简单,但是需要满足一些先决条件,CMC 需要完全转化为钠盐的形式,而且在合成中带来的NaCl 及氯乙酸钠需要完全除去。
后一种问题一般是通过透析的方法解决,但是这样也存在一个问题,对于部分取代度高而分子量低的分子容易流失,这样会带来误差。
CMC 可以与盐离子如铜离子作用生成沉淀,反滴定过量的铜离子也可以确定CMC 的取代度。
对于CMC,用硝酸铀酰溶液使之沉淀,然后将其燃烧测定得到的氧化铀,也是一种测定取代度的有效方法。
除此以外还有其他用于测定CMC 取代度的方法,如核磁、毛细管电泳等。
液相核磁测量中存在一个问题,是由高分子溶解在D2O 中产生的高粘度引起的,随样品聚合度增加线宽也增加。
研究发现通过超声处理的方法能使高分子部分降解而羧甲基不会断裂,同时也不会有单体和二聚体,经过超声处理的CMC 的谱图得到了改善。
酶降解也可以用于改善聚电解质的核磁谱图。
Saake,Horner 等将CMC 用酸水解,经HPLC 分离后,用13C NMR 表征。
对传统的CMC 样品用硫酸和高氯酸水解比较,发现高氯酸效率更高。
对于两种水解方法来说,八种CMC 构成单元的产生均随DS 升高而降低。
而对于用新方法合成的CMC 样品,结果则不同,如由诱导相分离得到的CMC 样品,取代度直到 1.9 水解程度仍不断升高,但定位选择取代的2,3-O-CMC 随DS升高而下降,对2,3-O-CMC 样品来说用硫酸水解效果更好。
需要指出的是传统的方法仍是十分有用的,因为不需要昂贵的仪器,可以重复测量。
1.2 取代形式的测定目前,确定取代基分布最重要的方法是,在样品经过降解后利用13C CP/MAS NMR-和13C NMR 液相核磁,1H NMR 以及色谱技术(HPLC,HPAEC-PAD)、气-液色谱。
通过13C CP/MAS NMR 的方法,在接触时间为2ms 下测量,平均取代度能通过羧基和C-1的信号面积的比率计算得到。
图2 为DS 为2.4 的CMC 样品的核磁谱图。
通过13C P/MAS NMR方法测得的24个CMC样品的DS与用钠的重量分析法得到的结果吻合得很好。
用13C NMR液相核磁方法可以估算确定平均取代度和在2(x2)、3(x3)、6(x6)位上的部分取代度。
Capitani等[20]在90℃下对CMC水溶液进行了精确的高场(H-1,600MHz)1D 和2D实验,通过门控去偶13C NMR谱图不仅能得到取代度也能测定取代基分布。
电导滴定很好地支持了所得结果。
降解样品的1H NMR 谱图同样能提供在C2、C3、C6位上的取代度的信息。
样品可以直接溶解在D2O/D2SO4,16 次扫描足以得到好的谱图。
毛细管电泳也是一种有效的测量方法。
Oudhoff 等用毛细管电泳的方法确定了CMC 的取代度和取代基分布。
1.3 其他结构特征的研究CMC 的分子量及分子量分布能通过SEC 方法确定。
Horner 等用葡萄糖内切酶将两种不同DS 的CMC 样品分解成片断,直至降解完全,处理后大大改善了高分子的水溶性。
葡萄糖内切酶作用明显与取代度相关,当取代度增加时酶的效率受到限制。
两种CMC 样品的多糖链都包含高取代和低取代的区域。
Saake 等用酶处理的方法研究了具有特殊取代形式的CMC 的分子结构。
样品通过葡萄糖内切酶处理后用SEC 分析,测试结果表明DS 为1.9 的样品仍能被强烈降解,从而支持了block-like 取代形式的存在。
用SEC、离子交换色谱、脉冲电流检测详细研究了酶解后的片断产物,表明所有的样品中均含有DS 高于起始样品的片断,同时也有大量降解产物是低DS 或无取代的。
CMC 分子的卷曲和排水程度能通过蠕虫链模型分析,研究分子在水溶液中的构象和流体力学性质,并可确立模型参数如流体力学直径与纤维素羧甲基化程度的关系。
Hoogendam 等用SEC 和电位滴定的方法估算了CMC 的持续长度。
CMC 的本征持续长度通过SEC 与多角激光光散射(SEC-MALLS)联用以及电位滴定的方法确定。
对于取代度从0.75到1.25 的样品,用SEC-MALLS 得到了分子量与旋转半径之间的关系。
不考虑取代度的情况下,利用静电蠕虫链理论估算CMC 的持续长度L-p0为16nm。
而采用Odijk 理论,利用聚电解质尺寸的描述,得到一个稍低的值(12nm)。
电位滴定在NaCl 溶液(0.01-1mol/L)中进行,用均一电荷圆筒模型分析得到CMC 主链的半径。
羧基的离解常数为3.2。
DS=0.75 的CMC 的半径为0.95nm,而DS=1.25 的CMC 为1.15nm。
从电位滴定中推导出的本征持续长度L-p0为6nm。
Kästner 等研究了CMC 在溶液中的结构和性质,用八种不同的CMC(Mw:9000-360000 g/mol-1、DS:0.75-1.47)。
从流变学和导电双折射中,区分了四个临界浓度,依赖于CMC 的分子量、电荷密度以及溶液的离子强度。
在很低的浓度时,聚电解质处于最伸展的状态,粘度与水接近。
在临界浓度c0时分子链之间的距离约等于持续长度。
浓度达到c1后,伸展的链开始交迭,样品粘度增加,遵循scaling 规律(c/c1)1/2。
继续增加聚电解质的浓度,卷曲的分子链开始交迭、缠结,粘度迅速上升,与浓度的关系为(c/c2)5.5,与不带电荷的高分子相同。
所有样品的松弛时间开始迅速增加,聚电解质表现为类似于中性高分子,形成瞬时的网络结构。
在浓度为c3,溶液开始形成热可逆的凝胶。
在不同的浓度范围内,聚电解质溶液的离子强度的改变都会引起很大的变化。
加入盐、表面活性剂,以及pH 值的变化都会引起松弛时间和粘度的变化。
2 CMC 溶液流变性质的研究进展Ghannam 等在应力控制下用Haake 流变仪研究了浓度为1-5%的CMC(DS=0.7)溶液的流变性质。
在低浓度下溶液表现为近牛顿行为,高浓度下具有假塑性、触变性、粘弹性。
对此浓度范围内的CMC 溶液进行稳态实验,并测定瞬态剪切应力响应、屈服应力,以及高浓度下的触变、蠕变恢复和动态实验。
随CMC 浓度的升高,溶液的流变行为表现出更强的时间依赖性。
触变性与溶液的结构恢复有关,它取决于CMC 的浓度以及施加的剪切速率。
浓度越高,溶液具有越强的粘弹性。
Edali 等对5~8%的CMC 溶液作了相应的流变实验。
溶液在整个浓度范围内呈假塑性。
稳态剪切实验表明在高剪切速率下,CMC 溶液的粘度对浓度的依赖性减小。
在很低的剪切速率下,溶液表现出震凝性。
实验没有测出屈服应力。
在高剪切速率下,检测出非线性粘弹性。
在相同的浓度下,动态实验测出的复粘度比稳态剪切粘度高。
Dolz 等研究了高粘度CMC 水凝胶的触变性,并提出了一种确定具有低触变性体系的触变行为的方法。
流变环的面积与边界条件符合的很好。
从公式推导中,能得到相关的触变面积及流变图中的理论面积。
此方法适用于高粘度的CMC 水凝胶。
pH 和环境的离子类型对CMC 凝胶的弹性和粘性行为都有影响。
聚电解质凝胶的粘性行为在磷酸缓冲液中很显著;弹性性质在酸性介质中是主要的,作为高分子中和的结果。
Cheng 等对由细菌纤维素制得的CMC 进行了研究。
细菌纤维素具有高粘度,由这种物质得到的CMC 具有剪切变稀和触变的特性。
通过合适的样品处理,CMC 溶液表现出类凝胶的流变性,表明其中存在三维网络结构,与羧甲基官能团在分子链上的不均一分布有关。
将细菌纤维素经过酸或超声降解后,再转化为CMC。