Viscosità della carbossimetilcellulosa di sodio

La viscosità della carbossimetilcellulosa sodica è suddivisa in diverse classi a seconda degli usi. La viscosità del tipo per lavaggio è compresa tra 10 e 70 (inferiore a 100), il limite superiore della viscosità è compreso tra 200 e 1200 per l'edilizia, la decorazione e altri settori, mentre la viscosità del grado alimentare è ancora più elevata, superando i 1000. La viscosità varia a seconda del settore di applicazione.

Grazie alla sua vasta gamma di utilizzi.
La viscosità della carbossimetilcellulosa sodica è influenzata dalla sua massa molecolare relativa, dalla concentrazione, dalla temperatura e dal valore del pH, e quando viene miscelata con etilcellulosa o carbossipropilcellulosa, gelatina, gomma xantana, carragenina, gomma di semi di carruba, gomma di guar, agar, alginato di sodio, pectina, gomma arabica e amido e i suoi derivati ​​presentano una buona compatibilità (ovvero un effetto sinergico).

Quando il valore del pH è 7, la viscosità della soluzione di carbossimetilcellulosa sodica è massima, mentre nell'intervallo di pH compreso tra 4 e 11 è relativamente stabile. La carbossimetilcellulosa, sotto forma di sali di metalli alcalini e di ammonio, è solubile in acqua. Gli ioni metallici bivalenti Ca2+, Mg2+ e Fe2+ possono influenzarne la viscosità. Metalli pesanti come argento, bario, cromo o Fe3+ possono provocarne la precipitazione. Controllando la concentrazione degli ioni, ad esempio mediante l'aggiunta dell'agente chelante acido citrico, si può ottenere una soluzione più viscosa, che può dare origine a una gomma morbida o dura.

La carbossimetilcellulosa sodica è un tipo di cellulosa naturale, generalmente ottenuta da linter di cotone o polpa di legno come materie prime e sottoposta a reazione di eterificazione con acido monocloroacetico in condizioni alcaline.

In base alle specifiche delle materie prime e alla sostituzione dell'idrogeno ossidrilico nell'unità D-glucosio della cellulosa con il gruppo carbossimetilico, si ottengono composti polimerici idrosolubili con diversi gradi di sostituzione e diverse distribuzioni di peso molecolare.

Grazie alle sue numerose caratteristiche uniche ed eccellenti, la carbossimetilcellulosa sodica è ampiamente utilizzata nell'industria chimica, alimentare, farmaceutica e in altri settori della produzione industriale.

Uno degli indicatori più importanti della carbossimetilcellulosa sodica è la sua viscosità. Il valore della viscosità è correlato a diversi fattori come la concentrazione, la temperatura e la velocità di taglio. Tuttavia, fattori come la concentrazione, la temperatura e la velocità di taglio sono fattori esterni che influenzano la viscosità della carbossimetilcellulosa sodica.

Il peso molecolare e la distribuzione molecolare sono i fattori interni che influenzano la viscosità della soluzione di carbossimetilcellulosa sodica. Per il controllo della produzione e lo sviluppo delle prestazioni del prodotto a base di carbossimetilcellulosa sodica, lo studio del suo peso molecolare e della sua distribuzione ha un valore di riferimento estremamente importante, mentre la misurazione della viscosità può fornire solo un riferimento parziale.

Le leggi di Newton in reologia: si prega di leggere il contenuto pertinente di "reologia" in chimica fisica, è difficile da spiegare in una o due frasi. Se proprio dovessimo dirlo: per una soluzione diluita di CMC vicina a un fluido newtoniano, lo sforzo di taglio è proporzionale alla velocità di taglio, e il coefficiente di proporzionalità tra di essi è chiamato coefficiente di viscosità o viscosità cinematica.

La viscosità deriva dalle forze che agiscono tra le catene molecolari della cellulosa, incluse le forze di dispersione e i legami a idrogeno. In particolare, la polimerizzazione dei derivati ​​della cellulosa non dà luogo a una struttura lineare, bensì a una struttura ramificata. In soluzione, numerose molecole di cellulosa ramificate si intrecciano a formare una rete spaziale. Quanto più compatta è la struttura, tanto maggiori saranno le forze che agiscono tra le catene molecolari nella soluzione risultante.

Per generare flusso in una soluzione diluita di derivati ​​della cellulosa, è necessario superare la forza tra le catene molecolari; pertanto, una soluzione con un elevato grado di polimerizzazione richiede una forza maggiore per generare flusso. Per la misurazione della viscosità, la forza che agisce sulla soluzione di CMC è la forza di gravità. In condizioni di gravità costante, la struttura a catena della soluzione di CMC con un elevato grado di polimerizzazione è soggetta a una forza maggiore e il flusso è lento. La lentezza del flusso riflette la viscosità.

La viscosità della carbossimetilcellulosa sodica è principalmente correlata al peso molecolare e ha poco a che fare con il grado di sostituzione. Maggiore è il grado di sostituzione, maggiore è il peso molecolare, perché il peso molecolare del gruppo carbossimetilico sostituito è maggiore di quello del precedente gruppo idrossilico.

Il sale sodico dell'etere carbossimetilico di cellulosa, un etere di cellulosa anionico, si presenta come una polvere o un granulato fibroso di colore bianco o bianco latte, con una densità di 0,5-0,7 g/cm³, quasi inodore, insapore e igroscopico. Si disperde facilmente in acqua formando una soluzione colloidale trasparente ed è insolubile in solventi organici come l'etanolo. Il pH di una soluzione acquosa all'1% è compreso tra 6,5 ​​e 8,5. Quando il pH è maggiore di 10 o minore di 5, la viscosità del sale sodico di carbossimetilcellulosa si riduce significativamente, e le prestazioni sono ottimali a pH = 7.

È termicamente stabile. La viscosità aumenta rapidamente al di sotto dei 20℃ e varia lentamente a 45℃. Il riscaldamento prolungato al di sopra degli 80℃ può denaturare il colloide e ridurre significativamente la viscosità e le prestazioni. È facilmente solubile in acqua e la soluzione è trasparente; è molto stabile in soluzione alcalina e si idrolizza facilmente in presenza di acido. Quando il valore del pH è compreso tra 2 e 3, precipita.