Karboxymetylcelulóza (CMC) je funkčná aditíva, ktorá sa široko používa v rôznych odvetviach, ako sú potraviny, farmaceutiká, papier, textil a ťažba. Je odvodený z prírodnej celulózy, ktorá je hojná v rastlinách a iných biologických materiáloch. CMC je polymér rozpustný vo vode s jedinečnými vlastnosťami vrátane viskozity, hydratácie, adhézie a adhézie.
Charakteristiky CMC
CMC je derivát celulózy, ktorý je chemicky modifikovaný zavedením karboxymetyl skupín do svojej štruktúry. Táto modifikácia zvyšuje rozpustnosť a hydrofilitu celulózy, čím sa zlepšuje funkčnosť. Vlastnosti CMC závisia od jej stupňa substitúcie (DS) a molekulovej hmotnosti (MW). DS je definovaný ako priemerný počet karboxymetylových skupín na glukózovú jednotku v chrbtici celulózy, zatiaľ čo MW odráža veľkosť a distribúciu polymérnych reťazcov.
Jednou z kľúčových vlastností CMC je rozpustnosť vo vode. CMC je ľahko rozpustný vo vode a vytvára viskózny roztok s pseudoplastickými vlastnosťami. Toto reologické správanie je výsledkom intermolekulárnych interakcií medzi molekulami CMC, čo vedie k zníženiu viskozity pri šmykovom napätí. Pseudoplastická povaha roztokov CMC ich robí vhodnými pre rôzne aplikácie, ako sú zahusťovadlá, stabilizátory a suspendujúce látky.
Ďalšou dôležitou charakteristikou CMC je jeho schopnosť tvoriaca film. Roztoky CMC sa môžu vrhnúť do filmov s vynikajúcimi mechanickými vlastnosťami, priehľadnosťou a flexibilitou. Tieto filmy môžu byť použité ako povlaky, lamináty a obalové materiály.
Okrem toho má CMC dobré spojenie a väzbu. Vytvára silné spojenie s rôznymi povrchmi vrátane dreva, kovu, plastu a tkaniny. Táto vlastnosť viedla k použitiu CMC na výrobu povlakov, lepidiel a atramentov.
Viskozita CMC
Viskozita roztokov CMC závisí od niekoľkých faktorov, ako je koncentrácia, DS, MW, teplota a pH. Roztoky CMC všeobecne vykazujú vyššie viskozity pri vyšších koncentráciách, DS a MW. Viskozita sa tiež zvyšuje so znižujúcou sa teplotou a pH.
Viskozita roztokov CMC je regulovaná interakciou medzi polymérnymi reťazcami a molekulami rozpúšťadla v roztoku. Molekuly CMC interagujú s molekulami vody cez vodíkové väzby, ktoré tvoria hydratačnú škrupinu okolo polymérnych reťazcov. Táto hydratačná škrupina znižuje mobilitu polymérnych reťazcov, čím sa zvyšuje viskozita roztoku.
Reologické správanie roztokov CMC sa vyznačuje krivkami toku, ktoré opisujú vzťah medzi šmykovým napätím a šmykovou rýchlosťou roztoku. Riešenia CMC vykazujú správanie nenewtonovského toku, čo znamená, že ich viskozita sa mení šmykom. Pri nízkych šmykových rýchlostiach je viskozita roztokov CMC vyššia, zatiaľ čo pri vysokých šmykových rýchlostiach klesá viskozita. Toto správanie strihania je spôsobené zarovnaním polymérnych reťazcov a natiahnutím pod strihovým napätím, čo vedie k zníženiu intermolekulárnych síl medzi reťazcami a znížením viskozity.
Aplikácia CMC
CMC sa široko používa v rôznych oblastiach vďaka svojim jedinečným vlastnostiam a reologickým správaním. V potravinárskom priemysle sa CMC používa ako zahusťovadlo, stabilizátor, emulgátor a improvizácia textúry. Pridáva sa do potravín, ako je zmrzlina, nápoje, omáčky a pečivo, aby sa zlepšila ich textúra, konzistentnosť a trvanlivosť. CMC tiež zabraňuje tvorbe ľadových kryštálov v mrazených potravinách, čo vedie k hladkému krémovému produktu.
Vo farmaceutickom priemysle sa CMC používa ako spojivo, dezintegrácia a kontrolované uvoľňovacie činidlo v formuláciách tabliet. Zlepšite stlačiteľnosť a plynulosť prášku a zabezpečte rovnomernosť a stabilitu tabliet. Vďaka svojim mukoadhezívnym a bioadhéznym vlastnostiam sa CMC používa aj ako pomocník v oftalmických, nosných a perorálnych formuláciách.
V papierovom priemysle sa CMC používa ako mokrá aditívna koncová prísada, povlaky spojiva a agent pre veľkosť veľkosti. Zlepšuje retenciu buničiny a drenáž, zvyšuje pevnosť a hustotu papiera a poskytuje hladký a lesklý povrch. CMC tiež pôsobí ako vodná a olejová bariéra, ktorá bráni preniknutiu atramentu alebo iným kvapalinám.
V textilnom priemysle sa CMC používa ako dimenzovací agent, tlačiareň a pomocné farbenie. Zlepšuje adhéziu vlákien, zvyšuje penetráciu a fixáciu farieb a znižuje trenie a vrásky. CMC tiež dodáva tkanine mäkkosť a tuhosť v závislosti od DS a MW polyméru.
V banskom priemysle sa CMC používa ako modifikátor flockulantov, inhibítor a reológia pri spracovaní minerálov. Zlepšuje usadzovanie a filtráciu tuhých látok, minimalizuje oddelenie od uhoľných gangov a riadi viskozitu a stabilitu suspenzie. CMC tiež znižuje vplyv environmentálneho vplyvu ťažobného procesu minimalizáciou použitia toxických chemikálií a vody.
záver
CMC je všestranná a hodnotná prísadka, ktorá vykazuje jedinečné vlastnosti a viskozitu vďaka svojej chemickej štruktúre a interakcii s vodou. Vďaka jeho rozpustnosti, schopnosti tvorby filmu, väzobných a adhéznych vlastností je vhodná pre rôzne aplikácie v potravinách, farmaceutických, papierových, textilných a banských odvetviach. Viskozita roztokov CMC môže byť regulovaná niekoľkými faktormi, ako je koncentrácia, DS, MW, teplota a pH, a môže byť charakterizovaná jeho pseudoplastickým a šmykovým tlmením. CMC má pozitívny vplyv na kvalitu, efektívnosť a udržateľnosť výrobkov a procesov, čo z neho robí nevyhnutnú súčasť moderného priemyslu.
Čas príspevku: 25. september-2023