Tính chất và độ nhớt của CMC

Carboxymethylcellulose (CMC) là một chất phụ gia chức năng được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau như thực phẩm, dược phẩm, sản xuất giấy, dệt may và khai thác mỏ. Nó có nguồn gốc từ cellulose tự nhiên, có nhiều trong thực vật và các vật liệu sinh học khác. CMC là một loại polyme hòa tan trong nước với các đặc tính độc đáo bao gồm độ nhớt, độ ngậm nước, độ bám dính và độ bám dính.

Đặc điểm của CMC

CMC là một dẫn xuất cellulose được biến đổi về mặt hóa học bằng cách đưa các nhóm carboxymethyl vào cấu trúc của nó. Sự biến đổi này làm tăng độ hòa tan và tính ưa nước của cellulose, do đó cải thiện chức năng. Các đặc tính của CMC phụ thuộc vào mức độ thay thế (DS) và trọng lượng phân tử (MW) của nó. DS được định nghĩa là số lượng trung bình các nhóm carboxymethyl trên một đơn vị glucose trong xương sống cellulose, trong khi MW phản ánh kích thước và sự phân bố của các chuỗi polymer.

Một trong những tính chất chính của CMC là khả năng hòa tan trong nước. CMC dễ hòa tan trong nước, tạo thành dung dịch nhớt với các tính chất giả dẻo. Hành vi lưu biến này là kết quả của các tương tác giữa các phân tử CMC, dẫn đến độ nhớt giảm dưới ứng suất cắt. Bản chất giả dẻo của dung dịch CMC làm cho chúng phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau như chất làm đặc, chất ổn định và chất tạo huyền phù.

Một đặc tính quan trọng khác của CMC là khả năng tạo màng. Các dung dịch CMC có thể được đúc thành màng có tính chất cơ học, độ trong suốt và độ linh hoạt tuyệt vời. Các màng này có thể được sử dụng làm lớp phủ, vật liệu cán mỏng và vật liệu đóng gói.

Ngoài ra, CMC có tính chất liên kết và kết dính tốt. Nó tạo thành liên kết mạnh với các bề mặt khác nhau, bao gồm gỗ, kim loại, nhựa và vải. Tính chất này đã dẫn đến việc sử dụng CMC trong sản xuất lớp phủ, chất kết dính và mực.

Độ nhớt CMC

Độ nhớt của dung dịch CMC phụ thuộc vào một số yếu tố như nồng độ, DS, MW, nhiệt độ và pH. Nhìn chung, dung dịch CMC có độ nhớt cao hơn ở nồng độ cao hơn, DS và MW. Độ nhớt cũng tăng khi nhiệt độ và pH giảm.

Độ nhớt của dung dịch CMC được kiểm soát bởi sự tương tác giữa các chuỗi polyme và các phân tử dung môi trong dung dịch. Các phân tử CMC tương tác với các phân tử nước thông qua liên kết hydro, tạo thành lớp vỏ hydrat hóa xung quanh các chuỗi polyme. Lớp vỏ hydrat hóa này làm giảm tính di động của các chuỗi polyme, do đó làm tăng độ nhớt của dung dịch.

Hành vi lưu biến của dung dịch CMC được đặc trưng bởi các đường cong dòng chảy, mô tả mối quan hệ giữa ứng suất cắt và tốc độ cắt của dung dịch. Dung dịch CMC thể hiện hành vi dòng chảy phi Newton, có nghĩa là độ nhớt của chúng thay đổi theo tốc độ cắt. Ở tốc độ cắt thấp, độ nhớt của dung dịch CMC cao hơn, trong khi ở tốc độ cắt cao, độ nhớt giảm. Hành vi làm loãng cắt này là do các chuỗi polyme sắp xếp và kéo dài dưới ứng suất cắt, dẫn đến giảm lực liên phân tử giữa các chuỗi và giảm độ nhớt.

Ứng dụng của CMC

CMC được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau do các đặc tính và hành vi lưu biến độc đáo của nó. Trong ngành công nghiệp thực phẩm, CMC được sử dụng như một chất làm đặc, chất ổn định, chất nhũ hóa và chất cải thiện kết cấu. Nó được thêm vào các loại thực phẩm như kem, đồ uống, nước sốt và đồ nướng để cải thiện kết cấu, độ đặc và thời hạn sử dụng của chúng. CMC cũng ngăn ngừa sự hình thành các tinh thể băng trong thực phẩm đông lạnh, tạo ra một sản phẩm mịn, kem.

Trong ngành dược phẩm, CMC được sử dụng như một chất kết dính, chất phân rã và chất giải phóng có kiểm soát trong các công thức viên nén. Cải thiện khả năng nén và độ lưu động của bột và đảm bảo tính đồng nhất và ổn định của viên nén. Do đặc tính bám dính niêm mạc và bám dính sinh học, CMC cũng được sử dụng như một tá dược trong các công thức thuốc nhỏ mắt, mũi và uống.

Trong ngành công nghiệp giấy, CMC được sử dụng như một chất phụ gia đầu ướt, chất kết dính phủ và chất tạo hồ. Nó cải thiện khả năng giữ và thoát bột giấy, tăng độ bền và mật độ của giấy, đồng thời tạo ra bề mặt nhẵn và sáng bóng. CMC cũng hoạt động như một rào cản nước và dầu, ngăn mực hoặc các chất lỏng khác thấm vào giấy.

Trong ngành dệt may, CMC được sử dụng làm chất định hình, chất làm đặc in và chất phụ trợ nhuộm. Nó cải thiện độ bám dính của sợi, tăng cường khả năng thẩm thấu và cố định màu, giảm ma sát và nếp nhăn. CMC cũng mang lại độ mềm mại và độ cứng cho vải, tùy thuộc vào DS và MW của polyme.

Trong ngành khai khoáng, CMC được sử dụng như một chất kết bông, chất ức chế và chất điều chỉnh lưu biến trong quá trình chế biến khoáng sản. Nó cải thiện quá trình lắng và lọc chất rắn, giảm thiểu sự tách khỏi than đá và kiểm soát độ nhớt và độ ổn định của huyền phù. CMC cũng làm giảm tác động môi trường của quá trình khai khoáng bằng cách giảm thiểu việc sử dụng hóa chất độc hại và nước.

kết luận

CMC là một chất phụ gia đa năng và có giá trị, thể hiện các tính chất và độ nhớt độc đáo do cấu trúc hóa học và tương tác với nước. Độ hòa tan, khả năng tạo màng, tính chất liên kết và bám dính của nó làm cho nó phù hợp với các ứng dụng khác nhau trong các lĩnh vực thực phẩm, dược phẩm, giấy, dệt may và khai khoáng. Độ nhớt của dung dịch CMC có thể được kiểm soát bởi một số yếu tố, chẳng hạn như nồng độ, DS, MW, nhiệt độ và độ pH, và có thể được đặc trưng bởi hành vi giả dẻo và làm loãng cắt của nó. CMC có tác động tích cực đến chất lượng, hiệu quả và tính bền vững của sản phẩm và quy trình, khiến nó trở thành một phần thiết yếu của ngành công nghiệp hiện đại.