カルボキシメチルセルロースナトリウムの粘度

カルボキシメチルセルロースナトリウムの粘度も、用途に応じて多くの等級に分けられます。洗浄用タイプの粘度は10～70（100以下）で、建築装飾などの産業では粘度の上限が200～1200、食品グレードの粘度はさらに高く、いずれも1000以上です。各産業における粘度は一律ではありません。

用途が幅広いため。
カルボキシメチルセルロースナトリウムの粘度は、その相対分子量、濃度、温度、pH値によって影響を受け、エチルセルロース、カルボキシプロピルセルロース、ゼラチン、キサンタンガム、カラギーナン、ローカストビーンガム、グアーガム、寒天、アルギン酸ナトリウム、ペクチン、アラビアガム、デンプンおよびその誘導体と混合すると、良好な相溶性（すなわち相乗効果）を示す。

pH値が7のとき、カルボキシメチルセルロースナトリウム溶液の粘度が最も高くなり、pH値が4～11のときは比較的安定します。アルカリ金属塩およびアンモニウム塩の形態のカルボキシメチルセルロースは水に溶解します。二価金属イオンCa2+、Mg2+、Fe2+は粘度に影響を与える可能性があります。銀、バリウム、クロム、Fe3+などの重金属は溶液から沈殿させる可能性があります。キレート剤であるクエン酸を添加するなどしてイオン濃度を制御すると、より粘度の高い溶液が形成され、軟質または硬質のガムが得られます。

カルボキシメチルセルロースナトリウムは天然セルロースの一種であり、一般的に綿リンターまたは木材パルプを原料とし、アルカリ条件下でモノクロロ酢酸とのエーテル化反応によって製造される。

原料の仕様とセルロースD-グルコース単位中のヒドロキシル水素をカルボキシメチル基で置換することにより、置換度と分子量分布が異なる水溶性高分子化合物が得られる。

カルボキシメチルセルロースナトリウムは、多くの独特で優れた特性を有するため、日用化学工業、食品・医薬品、その他の工業生産において幅広く利用されている。

カルボキシメチルセルロースナトリウムの最も重要な指標の一つは、その粘度です。粘度の値は、濃度、温度、せん断速度など様々な要因と関連しています。ただし、濃度、温度、せん断速度といった要因は、カルボキシメチルセルロースナトリウムの粘度に影響を与える外部要因です。

カルボキシメチルセルロースナトリウム溶液の粘度に影響を与える内部要因は、その分子量と分子量分布です。カルボキシメチルセルロースナトリウムの製造管理と製品性能開発において、その分子量と分子量分布の研究は極めて重要な参考値を持ちますが、粘度測定はあくまで参考値としての役割しか果たせません。

レオロジーにおけるニュートンの法則については、物理化学の「レオロジー」に関する関連資料をお読みください。一、二文で説明するのは困難です。あえて言うならば、臨界ミセル濃度（cmc）がニュートン流体に近い希薄溶液の場合、せん断応力は切削速度に比例し、その比例定数を粘性係数または動粘度と呼びます。

粘度は、分散力や水素結合など、セルロース分子鎖間の力に由来する。特に、セルロース誘導体の重合は直線構造ではなく、多分岐構造となる。溶液中では、多数の多分岐セルロースが絡み合い、空間的なネットワーク構造を形成する。構造が密であるほど、溶液中の分子鎖間の力は大きくなる。

セルロース誘導体の希薄溶液に流れを生じさせるには、分子鎖間の力を克服する必要があるため、重合度の高い溶液ほど流れを生じさせるのに必要な力は大きくなる。粘度測定においては、CMC溶液にかかる力は重力である。重力が一定の条件下では、重合度の高いCMC溶液の鎖構造は大きな力を持ち、流れは遅くなる。この流れの遅さが粘度を反映している。

カルボキシメチルセルロースナトリウムの粘度は主に分子量に関係しており、置換度とはほとんど関係がない。置換度が高いほど分子量も大きくなる。これは、置換されたカルボキシメチル基の分子量が、以前のヒドロキシル基の分子量よりも大きいためである。

セルロースカルボキシメチルエーテルのナトリウム塩は、陰イオン性セルロースエーテルであり、白色または乳白色の繊維状粉末または顆粒で、密度は0.5～0.7 g/cm3、ほぼ無臭、無味で吸湿性があります。水に容易に分散して透明なコロイド溶液を形成し、エタノールなどの有機溶媒には不溶です。1%水溶液のpHは6.5～8.5です。pHが10より大きい場合、または5より小さい場合、カルボキシメチルセルロースナトリウムの粘度は著しく低下し、pH=7のときに最も優れた性能を発揮します。

熱安定性に優れています。20℃以下では粘度が急速に上昇し、45℃では緩やかに変化します。80℃以上で長時間加熱すると、コロイドが変性し、粘度と性能が著しく低下します。水に溶けやすく、溶液は透明です。アルカリ溶液中では非常に安定していますが、酸性溶液中では加水分解されやすく、pH値が2～3になると沈殿します。