Tính chất và độ nhớt của CMC

Carboxymethylcellulose (CMC) là 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 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 biến đổi về mặt hóa học bằng cách đưa các nhóm carboxymethyl vào cấu trúc của nó. Việc sửa đổi này giúp tăng cường khả năng hòa tan và tính ưa nước của cellulose, từ 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 nhóm carboxymethyl trung bình trên một đơn vị glucose trong khung cellulose, trong khi MW phản ánh kích thước và sự phân bố của 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 có đặc tính giả dẻo. Hành vi lưu biến này là kết quả của sự tương tác giữa các phân tử giữa các phân tử CMC, dẫn đến giảm độ nhớt dưới ứng suất cắt. Bản chất giả dẻo của các giải pháp 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 điểm quan trọng khác của CMC là khả năng tạo màng. Các giải pháp CMC có thể được đúc thành màng có đặc tính cơ học, độ trong suốt và tính linh hoạt tuyệt vời. Những màng này có thể được sử dụng làm lớp phủ, lớp mỏng và vật liệu đóng gói.

Ngoài ra, CMC còn 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. Đặc tính này đã dẫn đến việc sử dụng CMC trong sản xuất chất 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 thể hiện độ nhớt cao hơn ở nồng độ, DS và MW cao hơn. Độ nhớt cũng tăng khi nhiệt độ và pH giảm.

Độ nhớt của dung dịch CMC được kiểm soát bởi sự tương tác giữa chuỗi polymer 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 chuỗi polymer. Lớp vỏ hydrat hóa này làm giảm tính di động của chuỗi polymer, 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. Các dung dịch CMC thể hiện đặc tính 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 cắt mỏng này là do các chuỗi polymer 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 các lĩnh vực khác nhau do tính chất độc đáo và đặc tính lưu biến của nó. Trong ngành công nghiệp thực phẩm, CMC được sử dụng làm 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 còn ngăn chặn sự hình thành các tinh thể đá trong thực phẩm đông lạnh, tạo ra sản phẩm dạng kem mịn.

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

Trong ngành công nghiệp giấy, CMC được sử dụng làm chất phụ gia đầu ướt, chất kết dính phủ và chất ép hồ. Nó cải thiện khả năng giữ và thoát bột giấy, tăng độ bền và mật độ giấy, đồng thời mang lại bề mặt mịn và sáng bóng. CMC còn có tác dụng như một lớp chắn nước và dầu, ngăn mực hoặc các chất lỏng khác thấm vào giấy.

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

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

Tóm lại

CMC là một chất phụ gia linh hoạt và có giá trị, thể hiện các đặc tính và độ nhớt độc đáo do cấu trúc hóa học và tương tác với nước. Khả năng hòa tan, khả năng tạo màng, đặc tính liên kết và bám dính của nó làm cho nó phù hợp cho các ứng dụng khác nhau trong lĩnh vực thực phẩm, dược phẩm, giấy, dệt may và khai thác mỏ. 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 pH, và có thể được đặc trưng bởi hành vi giả dẻo và cắt mỏng 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.