Carboximetilceluloza (CMC) este un aditiv funcțional utilizat pe scară largă în diverse industrii, cum ar fi alimentară, farmaceutică, fabricarea hârtiei, textile și minerit. Este derivat din celuloză naturală, care este abundentă în plante și alte materiale biologice. CMC este un polimer solubil în apă cu proprietăți unice, inclusiv vâscozitate, hidratare, aderență și aderență.
Caracteristicile CMC
CMC este un derivat de celuloză care este modificat chimic prin introducerea de grupări carboximetil în structura sa. Această modificare îmbunătățește solubilitatea și hidrofilitatea celulozei, îmbunătățind astfel funcționalitatea. Proprietățile unui CMC depind de gradul său de substituție (DS) și greutatea moleculară (MW). DS este definit ca numărul mediu de grupări carboximetil per unitate de glucoză în scheletul celulozei, în timp ce MW reflectă dimensiunea și distribuția lanțurilor polimerice.
Una dintre proprietățile cheie ale CMC este solubilitatea sa în apă. CMC este ușor solubil în apă, formând o soluție vâscoasă cu proprietăți pseudoplastice. Acest comportament reologic rezultă din interacțiunile intermoleculare dintre moleculele CMC, având ca rezultat o scădere a vâscozității în condiții de forfecare. Natura pseudoplastică a soluțiilor CMC le face potrivite pentru o varietate de aplicații, cum ar fi agenți de îngroșare, stabilizatori și agenți de suspendare.
O altă caracteristică importantă a CMC este capacitatea sa de formare a filmului. Soluțiile CMC pot fi turnate în filme cu proprietăți mecanice excelente, transparență și flexibilitate. Aceste filme pot fi folosite ca acoperiri, laminate și materiale de ambalare.
În plus, CMC are proprietăți bune de legare și lipire. Formează o legătură puternică cu diferite suprafețe, inclusiv lemn, metal, plastic și țesătură. Această proprietate a condus la utilizarea CMC în producția de acoperiri, adezivi și cerneluri.
Vâscozitatea CMC
Vâscozitatea soluțiilor CMC depinde de mai mulți factori, cum ar fi concentrația, DS, MW, temperatura și pH-ul. În general, soluțiile CMC prezintă vâscozități mai mari la concentrații mai mari, DS și MW. Vâscozitatea crește, de asemenea, odată cu scăderea temperaturii și a pH-ului.
Vâscozitatea soluțiilor CMC este controlată de interacțiunea dintre lanțurile polimerice și moleculele de solvent din soluție. Moleculele CMC interacționează cu moleculele de apă prin legături de hidrogen, formând o înveliș de hidratare în jurul lanțurilor polimerice. Acest înveliș de hidratare reduce mobilitatea lanțurilor polimerice, crescând astfel vâscozitatea soluției.
Comportarea reologică a soluțiilor CMC este caracterizată de curbele de curgere, care descriu relația dintre efortul de forfecare și viteza de forfecare a soluției. Soluțiile CMC prezintă un comportament de curgere non-newtonian, ceea ce înseamnă că vâscozitatea lor se modifică odată cu viteza de forfecare. La viteze mici de forfecare, vâscozitatea soluțiilor CMC este mai mare, în timp ce la viteze mari de forfecare, vâscozitatea scade. Acest comportament de subțiere prin forfecare se datorează alinierii și întinderii lanțurilor polimerice sub forfecare, rezultând forțe intermoleculare reduse între lanțuri și o scădere a vâscozității.
Aplicarea CMC
CMC este utilizat pe scară largă în diferite domenii datorită proprietăților sale unice și comportamentului reologic. În industria alimentară, CMC este folosit ca agent de îngroșare, stabilizator, emulgator și ameliorator de textură. Se adaugă la alimente precum înghețată, băuturi, sosuri și produse de copt pentru a le îmbunătăți textura, consistența și durata de valabilitate. CMC previne, de asemenea, formarea de cristale de gheață în alimentele congelate, rezultând un produs neted, cremos.
În industria farmaceutică, CMC este utilizat ca liant, dezintegrant și agent cu eliberare controlată în formulările de tablete. Îmbunătățește compresibilitatea și fluiditatea pulberii și asigură uniformitatea și stabilitatea tabletelor. Datorită proprietăților sale mucoadezive și bioadezive, CMC este, de asemenea, utilizat ca excipient în formulările oftalmice, nazale și orale.
În industria hârtiei, CMC este utilizat ca aditiv la capătul umed, liant de acoperire și agent de presare de dimensionare. Îmbunătățește retenția și drenajul pulpei, crește rezistența și densitatea hârtiei și oferă o suprafață netedă și strălucitoare. CMC acționează și ca o barieră de apă și ulei, împiedicând pătrunderea cernelii sau a altor lichide în hârtie.
În industria textilă, CMC este folosit ca agent de dimensionare, agent de îngroșare de imprimare și auxiliar de vopsire. Îmbunătățește aderența fibrelor, îmbunătățește penetrarea și fixarea culorii și reduce frecarea și ridurile. CMC conferă moliciune și rigiditate țesăturii, în funcție de DS și MW ale polimerului.
În industria minieră, CMC este folosit ca floculant, inhibitor și modificator de reologie în prelucrarea mineralelor. Îmbunătățește decantarea și filtrarea solidelor, minimizează separarea de ganga de cărbune și controlează vâscozitatea și stabilitatea suspensiei. CMC reduce, de asemenea, impactul asupra mediului al procesului de exploatare prin reducerea la minimum a utilizării substanțelor chimice toxice și a apei.
în concluzie
CMC este un aditiv versatil și valoros care prezintă proprietăți și vâscozitate unice datorită structurii sale chimice și a interacțiunii cu apa. Solubilitatea, capacitatea sa de formare a filmului, proprietățile de legare și aderență îl fac potrivit pentru diferite aplicații în sectoarele alimentar, farmaceutic, hârtie, textil și minier. Vâscozitatea soluțiilor CMC poate fi controlată de mai mulți factori, cum ar fi concentrația, DS, MW, temperatura și pH-ul și poate fi caracterizată prin comportamentul său pseudoplastic și de subțiere prin forfecare. CMC are un impact pozitiv asupra calității, eficienței și durabilității produselor și proceselor, făcându-l o parte esențială a industriei moderne.
Ora postării: 25-sept-2023