Tính chất và độ nhớt của CMC

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

Đặc điểm CMC

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

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

Một đặc điểm quan trọng khác của CMC là khả năng hình thành phim của nó. Các giải pháp CMC có thể được đưa vào các bộ phim với tính chất cơ học tuyệt vời, tính minh bạch và tính linh hoạt. Những bộ phim này có thể được sử dụng làm lớp phủ, gỗ và vật liệu đóng gói.

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

Độ nhớt CMC

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

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

Hành vi lưu biến của các giải pháp 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. Các giải pháp 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 các dung dịch CMC cao hơn, trong khi ở tốc độ cắt cao, độ nhớt giảm. Hành vi mỏng này là do chuỗi polymer căn chỉnh và kéo dài dưới ứng suất cắt, dẫn đến giảm lực liên phân tử giữa các chuỗi và giảm độ nhớt.

Áp dụng CMC

CMC được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau do các thuộc 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 điều chỉnh kết cấu. Nó được thêm vào thực phẩm như kem, đồ uống, nước sốt và đồ nướng để cải thiện kết cấu, tính nhất quán và thời hạn sử dụng của chúng. CMC cũng ngăn chặn sự hình thành các tinh thể băng trong thực phẩm đông lạnh, dẫn đến một sản phẩm mịn màng, kem.

Trong ngành công nghiệp dược phẩm, CMC được sử dụng làm chất kết dính, phân tách và có kiểm soát trong các công thức máy tính bảng. Cải thiện khả năng nén và tính lưu động của bột và đảm bảo tính đồng nhất và ổn định của các viên. Do tính chất kết dính và sinh học của nó, CMC cũng được sử dụng như một tá dược trong các công thức nhãn khoa, mũi và miệng.

Trong ngành công nghiệp giấy, CMC được sử dụng làm phụ gia đầu ướt, chất kết dính lớp phủ và đại lý báo chí kích thước. Nó cải thiện khả năng giữ và thoát nước, tăng cường độ và mật độ giấy, và cung cấp một bề mặt mịn và sáng bóng. CMC cũng hoạt động như một hàng rào nước và dầu, ngăn ngừa mực hoặc các chất lỏng khác xâm nhập vào giấy.

Trong ngành dệt may, CMC được sử dụng làm chất kích thước, in dày và nhuộm phụ trợ. Nó cải thiện độ bám dính của sợi, tăng cường sự thâm nhập và cố định màu sắc, và giảm ma sát và nếp nhăn. CMC cũng truyền đạt độ mềm và độ cứng cho vải, tùy thuộc vào DS và MW của polymer.

Trong ngành khai thác, CMC được sử dụng như một công cụ điều chỉnh chất kết hợp, ức chế và lưu biến trong quá trình xử lý khoáng sản. Nó cải thiện việc giải quyết và lọc chất rắn, giảm thiểu việc tách khỏi gangue than và kiểm soát độ nhớt và độ ổn định của hệ thống treo. CMC cũng làm giảm tác động môi trường của quá trình khai thác 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 tính chất và độ nhớt độc đáo do cấu trúc hóa học và tương tác với nước. Khả năng hòa tan, khả năng hình thành màng, tính chất ràng buộc và độ bám dính của nó làm cho nó phù hợp cho các ứng dụng khác nhau trong các lĩnh vực thực phẩm, dược phẩm, giấy, dệt và khai thác. Độ nhớt của các dung dịch CMC có thể được kiểm soát bởi một số yếu tố, chẳng hạn như nồng độ, DS, MW, nhiệt độ và pH, và có thể được đặc trưng bởi hành vi giả và độ mỏng của nó. CMC có tác động tích cực đến chất lượng, hiệu quả và tính bền vững của các sản phẩm và quy trình, làm cho nó trở thành một phần thiết yếu của ngành công nghiệp hiện đại.