Karboxymethylcelulóza (CMC) je funkční přísada široce používaná v různých průmyslových odvětvích, jako je potravinářský, farmaceutický, papírenský, textilní a těžební průmysl. Získává se z přírodní celulózy, která se hojně vyskytuje v rostlinách a dalších biologických materiálech. CMC je ve vodě rozpustný polymer s jedinečnými vlastnostmi včetně viskozity, hydratace, adheze a adheze.
Charakteristika CMC
CMC je derivát celulózy, který je chemicky modifikován zavedením karboxymethylových skupin do své struktury. Tato modifikace zvyšuje rozpustnost a hydrofilitu celulózy, čímž zlepšuje funkčnost. Vlastnosti CMC závisí na jejím stupni substituce (DS) a molekulové hmotnosti (MW). DS je definován jako průměrný počet karboxymethylových skupin na jednotku glukózy v celulózovém hlavním řetězci, zatímco MW odráží velikost a distribuci polymerních řetězců.
Jednou z klíčových vlastností CMC je její rozpustnost ve vodě. CMC je snadno rozpustný ve vodě a tvoří viskózní roztok s pseudoplastickými vlastnostmi. Toto reologické chování vyplývá z intermolekulárních interakcí mezi molekulami CMC, což vede ke snížení viskozity při smykovém napětí. Pseudoplastická povaha roztoků CMC je činí vhodnými pro různé aplikace, jako jsou zahušťovadla, stabilizátory a suspendační činidla.
Další důležitou vlastností CMC je její filmotvorná schopnost. Řešení CMC lze odlévat do fólií s vynikajícími mechanickými vlastnostmi, průhledností a flexibilitou. Tyto fólie lze použít jako povlaky, lamináty a obalové materiály.
Kromě toho má CMC dobré spojovací a spojovací vlastnosti. Vytváří pevné spojení s různými povrchy, včetně dřeva, kovu, plastu a tkaniny. Tato vlastnost vedla k použití CMC při výrobě nátěrů, lepidel a inkoustů.
Viskozita CMC
Viskozita roztoků CMC závisí na několika faktorech, jako je koncentrace, DS, MW, teplota a pH. Obecně mají roztoky CMC vyšší viskozity při vyšších koncentracích, DS a MW. Viskozita se také zvyšuje s klesající teplotou a pH.
Viskozita roztoků CMC je řízena interakcí mezi polymerními řetězci a molekulami rozpouštědla v roztoku. Molekuly CMC interagují s molekulami vody prostřednictvím vodíkových vazeb a vytvářejí hydratační obal kolem polymerních řetězců. Tento hydratační obal snižuje pohyblivost polymerních řetězců, čímž se zvyšuje viskozita roztoku.
Reologické chování roztoků CMC je charakterizováno průtokovými křivkami, které popisují vztah mezi smykovým napětím a smykovou rychlostí roztoku. Roztoky CMC vykazují nenewtonské chování při toku, což znamená, že se jejich viskozita mění se smykovou rychlostí. Při nízkých smykových rychlostech je viskozita roztoků CMC vyšší, zatímco při vysokých smykových rychlostech viskozita klesá. Toto chování smykového ztenčování je způsobeno vyrovnáváním a natahováním polymerních řetězců při smykovém napětí, což má za následek snížení intermolekulárních sil mezi řetězci a snížení viskozity.
Aplikace CMC
CMC je široce používán v různých oblastech díky svým jedinečným vlastnostem a reologickému chování. V potravinářském průmyslu se CMC používá jako zahušťovadlo, stabilizátor, emulgátor a zlepšovač textury. Přidává se do potravin, jako je zmrzlina, nápoje, omáčky a pečivo, aby se zlepšila jejich textura, konzistence a trvanlivost. CMC také zabraňuje tvorbě ledových krystalků v mražených potravinách a výsledkem je hladký, krémový produkt.
Ve farmaceutickém průmyslu se CMC používá jako pojivo, dezintegrační činidlo a činidlo s řízeným uvolňováním v tabletových formulacích. Zlepšit stlačitelnost a tekutost prášku a zajistit jednotnost a stabilitu tablet. Díky svým mukoadhezivním a bioadhezivním vlastnostem se CMC používá také jako pomocná látka v očních, nazálních a orálních formulacích.
V papírenském průmyslu se CMC používá jako přísada do mokrého konce, pojivo pro nátěry a klížící lisovací činidlo. Zlepšuje zadržování a odvodnění buničiny, zvyšuje pevnost a hustotu papíru a poskytuje hladký a lesklý povrch. CMC také funguje jako vodní a olejová bariéra, která zabraňuje pronikání inkoustu nebo jiných kapalin do papíru.
V textilním průmyslu se CMC používá jako klížidlo, zahušťovadlo tisku a pomocný prostředek k barvení. Zlepšuje přilnavost vláken, zlepšuje penetraci a fixaci barvy a snižuje tření a vrásky. CMC také dodává tkanině měkkost a tuhost v závislosti na DS a MW polymeru.
V těžebním průmyslu se CMC používá jako flokulant, inhibitor a modifikátor reologie při zpracování nerostů. Zlepšuje usazování a filtraci pevných látek, minimalizuje separaci z uhelné hlušiny a řídí viskozitu a stabilitu suspenze. CMC také snižuje dopad těžby na životní prostředí tím, že minimalizuje použití toxických chemikálií a vody.
na závěr
CMC je všestranné a cenné aditivum, které díky své chemické struktuře a interakci s vodou vykazuje jedinečné vlastnosti a viskozitu. Jeho rozpustnost, filmotvorná schopnost, pojivové a adhezní vlastnosti jej činí vhodným pro různé aplikace v potravinářském, farmaceutickém, papírenském, textilním a těžebním sektoru. Viskozita roztoků CMC může být řízena několika faktory, jako je koncentrace, DS, MW, teplota a pH, a může být charakterizována svým pseudoplastickým chováním a chováním při smykovém ztenčování. CMC má pozitivní vliv na kvalitu, efektivitu a udržitelnost produktů a procesů, což z ní dělá nezbytnou součást moderního průmyslu.
Čas odeslání: 25. září 2023