ความหนืดของโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส

ความหนืดของโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสยังแบ่งออกเป็นหลายเกรดตามการใช้งานที่แตกต่างกัน ความหนืดของชนิดที่ใช้ในการซักล้างอยู่ที่ 10-70 (ต่ำกว่า 100) ขีดจำกัดความหนืดสูงสุดอยู่ที่ 200-1200 สำหรับการตกแต่งอาคารและอุตสาหกรรมอื่นๆ และความหนืดของเกรดอาหารจะสูงกว่านั้นมาก โดยทั้งหมดจะสูงกว่า 1000 และความหนืดของอุตสาหกรรมต่างๆ นั้นไม่เท่ากัน

เนื่องจากมีประโยชน์ใช้สอยหลากหลาย
ความหนืดของโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสได้รับผลกระทบจากมวลโมเลกุลสัมพัทธ์ ความเข้มข้น อุณหภูมิ และค่า pH และเมื่อผสมกับเอทิลหรือคาร์บอกซีโพรพิลเซลลูโลส เจลาติน แซนแทนกัม คาร์ราจีแนน โลคัสบีนกัม กัวร์กัม อะการ์ โซเดียมอัลจิเนต เพคติน กัมอาราบิก และแป้งและอนุพันธ์ของสารเหล่านี้ จะมีความเข้ากันได้ดี (เช่น ผลเสริมฤทธิ์กัน)

เมื่อค่า pH เท่ากับ 7 ความหนืดของสารละลายโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสจะสูงที่สุด และเมื่อค่า pH อยู่ระหว่าง 4-11 ความหนืดจะค่อนข้างคงที่ คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสในรูปของเกลือโลหะอัลคาไลและแอมโมเนียมสามารถละลายได้ในน้ำ ไอออนโลหะสองวาเลนซ์ เช่น Ca2+, Mg2+, Fe2+ สามารถส่งผลต่อความหนืดได้ โลหะหนัก เช่น เงิน แบเรียม โครเมียม หรือ Fe3+ สามารถทำให้เกิดการตกตะกอนออกจากสารละลายได้ หากควบคุมความเข้มข้นของไอออน เช่น การเติมสารคีเลตอย่างกรดซิตริก จะสามารถสร้างสารละลายที่มีความหนืดสูงขึ้นได้ ส่งผลให้ได้ยางที่อ่อนหรือแข็ง

โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสเป็นเซลลูโลสธรรมชาติชนิดหนึ่ง ซึ่งโดยทั่วไปผลิตจากเส้นใยฝ้ายหรือเยื่อไม้เป็นวัตถุดิบ และผ่านปฏิกิริยาอีเทอร์ริฟิเคชันกับกรดโมโนคลอโรอะซิติกภายใต้สภาวะด่าง

ตามข้อกำหนดของวัตถุดิบและการแทนที่ไฮโดรเจนไฮดรอกซิลในหน่วยเซลลูโลส ดี-กลูโคสด้วยหมู่คาร์บอกซีเมทิล จะได้สารประกอบพอลิเมอร์ที่ละลายน้ำได้ซึ่งมีระดับการแทนที่และช่วงการกระจายน้ำหนักโมเลกุลที่แตกต่างกัน

เนื่องจากโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสมีคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์และยอดเยี่ยมหลายประการ จึงถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเคมีภัณฑ์ในชีวิตประจำวัน อาหารและยา และการผลิตทางอุตสาหกรรมอื่นๆ

หนึ่งในตัวบ่งชี้ที่สำคัญที่สุดของโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสคือความหนืดของโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส ค่าความหนืดนั้นสัมพันธ์กับปัจจัยต่างๆ เช่น ความเข้มข้น อุณหภูมิ และอัตราการเฉือน อย่างไรก็ตาม ปัจจัยต่างๆ เช่น ความเข้มข้น อุณหภูมิ และอัตราการเฉือน เป็นปัจจัยภายนอกที่ส่งผลต่อความหนืดของโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส

น้ำหนักโมเลกุลและการกระจายตัวของโมเลกุลเป็นปัจจัยภายในที่ส่งผลต่อความหนืดของสารละลายโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส การวิจัยน้ำหนักโมเลกุลและการกระจายตัวของน้ำหนักโมเลกุลมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการควบคุมการผลิตและการพัฒนาประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส ในขณะที่การวัดความหนืดนั้นสามารถใช้เป็นข้อมูลอ้างอิงได้เพียงบางส่วนเท่านั้น

กฎของนิวตันในวิทยาการไหล โปรดอ่านเนื้อหาที่เกี่ยวข้องของ "วิทยาการไหล" ในวิชาเคมีกายภาพ เป็นการยากที่จะอธิบายในหนึ่งหรือสองประโยค หากต้องอธิบายก็คือ สำหรับสารละลายเจือจางที่มีค่า cmc ใกล้เคียงกับของไหลแบบนิวตัน แรงเฉือนจะเป็นสัดส่วนกับอัตราการเฉือน และค่าสัมประสิทธิ์สัดส่วนระหว่างทั้งสองเรียกว่าค่าสัมประสิทธิ์ความหนืดหรือความหนืดจลน์

ความหนืดเกิดจากแรงระหว่างสายโซ่โมเลกุลของเซลลูโลส ซึ่งรวมถึงแรงกระจายตัวและพันธะไฮโดรเจน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การเกิดพอลิเมอไรเซชันของอนุพันธ์เซลลูโลสไม่ได้เป็นโครงสร้างเชิงเส้น แต่เป็นโครงสร้างแบบแตกแขนงหลายแขนง ในสารละลาย เซลลูโลสแบบแตกแขนงหลายแขนงจะพันกันเพื่อสร้างโครงสร้างเครือข่ายเชิงพื้นที่ ยิ่งโครงสร้างแน่นหนามากเท่าใด แรงระหว่างสายโซ่โมเลกุลในสารละลายที่ได้ก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

ในการทำให้สารละลายเจือจางของอนุพันธ์เซลลูโลสเกิดการไหลได้นั้น จำเป็นต้องเอาชนะแรงระหว่างโซ่โมเลกุล ดังนั้นสารละลายที่มีระดับการเกิดพอลิเมอร์สูงจึงต้องการแรงมากกว่าในการทำให้เกิดการไหล สำหรับการวัดความหนืด แรงที่กระทำต่อสารละลาย CMC คือแรงโน้มถ่วง ภายใต้สภาวะแรงโน้มถ่วงคงที่ โครงสร้างโซ่ของสารละลาย CMC ที่มีระดับการเกิดพอลิเมอร์สูงจะมีแรงมาก และการไหลจึงช้า การไหลที่ช้าสะท้อนถึงความหนืด

ความหนืดของโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับน้ำหนักโมเลกุล และไม่ค่อยเกี่ยวข้องกับระดับการแทนที่ ยิ่งระดับการแทนที่สูง น้ำหนักโมเลกุลก็จะยิ่งมากขึ้น เนื่องจากน้ำหนักโมเลกุลของหมู่คาร์บอกซีเมทิลที่ถูกแทนที่นั้นมากกว่าหมู่ไฮดรอกซิลเดิม

เกลือโซเดียมของเซลลูโลสคาร์บอกซีเมทิลอีเทอร์ ซึ่งเป็นเซลลูโลสอีเทอร์ประจุลบ เป็นผงหรือเม็ดเส้นใยสีขาวหรือขาวขุ่น มีความหนาแน่น 0.5-0.7 กรัม/ซม³ แทบไม่มีกลิ่น ไม่มีรส และดูดความชื้นได้ดี กระจายตัวในน้ำได้ง่ายและเกิดเป็นสารละลายคอลลอยด์ใส แต่ไม่ละลายในตัวทำละลายอินทรีย์ เช่น เอทานอล ค่า pH ของสารละลาย 1% ในน้ำอยู่ที่ 6.5 ถึง 8.5 เมื่อ pH > 10 หรือ < 5 ความหนืดของโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสจะลดลงอย่างมาก และจะมีประสิทธิภาพดีที่สุดเมื่อ pH = 7

สารนี้มีเสถียรภาพทางความร้อน ความหนืดจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิต่ำกว่า 20℃ และเปลี่ยนแปลงอย่างช้าๆ ที่ 45℃ การให้ความร้อนเป็นเวลานานที่อุณหภูมิสูงกว่า 80℃ อาจทำให้คอลลอยด์เสียสภาพและลดความหนืดและประสิทธิภาพลงอย่างมาก ละลายน้ำได้ง่ายและสารละลายมีความใส มีความเสถียรมากในสารละลายด่าง และเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสได้ง่ายในสภาวะที่เป็นกรด เมื่อค่า pH อยู่ระหว่าง 2-3 จะเกิดการตกตะกอน