Propietats i viscositat de CMC

La carboximetilcellulosa (CMC) és un additiu funcional àmpliament utilitzat en diverses indústries com ara aliments, productes farmacèutics, paperet, tèxtils i mineria. Es deriva de la cel·lulosa natural, que és abundant en plantes i altres materials biològics. CMC és un polímer soluble en aigua amb propietats úniques que inclouen viscositat, hidratació, adhesió i adhesió.

Característiques de CMC

CMC és un derivat de cel·lulosa que es modifica químicament mitjançant la introducció de grups carboximetils en la seva estructura. Aquesta modificació millora la solubilitat i la hidrofilicitat de la cel·lulosa, millorant així la funcionalitat. Les propietats d’un CMC depenen del seu grau de substitució (DS) i pes molecular (MW). DS es defineix com el nombre mitjà de grups carboximetils per unitat de glucosa a la columna vertebral de cel·lulosa, mentre que MW reflecteix la mida i la distribució de les cadenes de polímer.

Una de les propietats clau de CMC és la seva solubilitat en aigua. CMC és fàcilment soluble en aigua, formant una solució viscosa amb propietats pseudoplàstiques. Aquest comportament reològic resulta de les interaccions intermoleculars entre les molècules CMC, donant lloc a una disminució de la viscositat sota estrès de cisalla. La naturalesa pseudoplàstica de les solucions CMC els fa adequats per a diverses aplicacions com espessidors, estabilitzadors i agents en suspensió.

Una altra característica important de CMC és la seva capacitat de formació de pel·lícules. Les solucions CMC es poden transmetre en pel·lícules amb excel·lents propietats mecàniques, transparència i flexibilitat. Aquestes pel·lícules es poden utilitzar com a recobriments, laminats i materials d’envasament.

A més, CMC té bones propietats d’enllaç i enllaç. Forma un fort enllaç amb diferents superfícies, incloent fusta, metall, plàstic i teixit. Aquesta propietat ha provocat l’ús de CMC en la producció de recobriments, adhesius i tintes.

CMC Viscositat

La viscositat de les solucions CMC depèn de diversos factors com la concentració, DS, MW, temperatura i pH. En general, les solucions CMC presenten viscositats més elevades a concentracions més elevades, DS i MW. La viscositat també augmenta amb la disminució de la temperatura i el pH.

La viscositat de les solucions CMC està controlada per la interacció entre les cadenes de polímer i les molècules de dissolvents de la solució. Les molècules CMC interaccionen amb molècules d’aigua mitjançant enllaços d’hidrogen, formant una closca d’hidratació al voltant de les cadenes de polímer. Aquesta closca d’hidratació redueix la mobilitat de les cadenes de polímer, augmentant així la viscositat de la solució.

El comportament reològic de les solucions CMC es caracteritza per les corbes de flux, que descriuen la relació entre la tensió de cisalla i la velocitat de cisalla de la solució. Les solucions CMC presenten un comportament de flux no newtonià, cosa que significa que la seva viscositat canvia amb la taxa de cisalla. A taxes de cisalla baixes, la viscositat de les solucions CMC és més elevada, mentre que a les taxes de cisalla elevades, la viscositat disminueix. Aquest comportament d’aprimament de cisalla es deu a que les cadenes de polímer s’alineen i s’estenen sota l’estrès de cisalla, donant lloc a forces intermoleculars reduïdes entre les cadenes i una disminució de la viscositat.

Aplicació de CMC

CMC s’utilitza àmpliament en diferents camps a causa de les seves propietats úniques i del comportament reològic. A la indústria alimentària, CMC s’utilitza com a espessidor, estabilitzador, emulsionant i textura. S’afegeix a aliments com gelats, begudes, salses i productes al forn per millorar la seva textura, consistència i vida útil. CMC també impedeix la formació de cristalls de gel en aliments congelats, donant lloc a un producte suau i cremós.

A la indústria farmacèutica, CMC s’utilitza com a agent de l’enllaç, desintegrant i d’alliberament controlat en formulacions de tauletes. Millora la compressibilitat i la fluïdesa de la pols i asseguren la uniformitat i l'estabilitat de les tauletes. A causa de les seves propietats mucoadhesives i bioadhesives, CMC també s'utilitza com a excipient en formulacions oftalmiques, nasals i orals.

A la indústria del paper, CMC s’utilitza com a additiu final humit, aglutinant de recobriment i agent de premsa de dimensionament. Millora la retenció i el drenatge de la polpa, augmenta la resistència i la densitat del paper i proporciona una superfície llisa i brillant. CMC també actua com a barrera d’aigua i petroli, evitant que la tinta o altres líquids penetri al paper.

A la indústria tèxtil, CMC s’utilitza com a agent de dimensionament, espessidor d’impressió i tintura auxiliar. Millora l’adhesió de fibra, millora la penetració i la fixació del color i redueix la fricció i les arrugues. CMC també aporta suavitat i rigidesa al teixit, depenent del DS i de la MW del polímer.

A la indústria minera, CMC s’utilitza com a flocculant, inhibidor i modificador de reologia en el processament de minerals. Millora la resolució i la filtració de sòlids, minimitza la separació de la gangue de carbó i controla la viscositat i l'estabilitat de la suspensió. CMC també redueix l’impacte ambiental del procés miner minimitzant l’ús de productes químics tòxics i aigua.

En conclusió

CMC és un additiu versàtil i valuós que presenta propietats i viscositat úniques a causa de la seva estructura química i la seva interacció amb l’aigua. La seva solubilitat, la capacitat de formació de pel·lícules, les unió i les propietats d’adhesió la fan adequada per a diferents aplicacions en els sectors d’aliments, farmacèutics, paper, tèxtils i miners. La viscositat de les solucions CMC pot estar controlada per diversos factors, com ara la concentració, DS, MW, temperatura i pH, i es pot caracteritzar pel seu comportament pseudoplàstic i de cisalla. CMC té un impacte positiu en la qualitat, l'eficiència i la sostenibilitat dels productes i processos, cosa que la converteix en una part essencial de la indústria moderna.