Karboksimetilceluloza (CMC) je funkcionalni dodatek, ki se pogosto uporablja v različnih industrijah, kot so živilska, farmacevtska, papirna, tekstilna in rudarska. Pridobiva se iz naravne celuloze, ki je v rastlinah in drugih bioloških materialih veliko. CMC je vodotopen polimer z edinstvenimi lastnostmi, vključno z viskoznostjo, hidratacijo, adhezijo in adhezijo.
Značilnosti CMC
CMC je derivat celuloze, ki je kemično modificiran z uvedbo karboksimetilnih skupin v svojo strukturo. Ta modifikacija poveča topnost in hidrofilnost celuloze ter s tem izboljša funkcionalnost. Lastnosti CMC so odvisne od njegove stopnje substitucije (DS) in molekulske mase (MW). DS je opredeljen kot povprečno število karboksimetilnih skupin na enoto glukoze v celuloznem ogrodju, medtem ko MW odraža velikost in porazdelitev polimernih verig.
Ena od ključnih lastnosti CMC je njegova topnost v vodi. CMC je zlahka topen v vodi in tvori viskozno raztopino s psevdoplastičnimi lastnostmi. To reološko obnašanje je posledica medmolekularnih interakcij med molekulami CMC, kar ima za posledico zmanjšanje viskoznosti pod strižno napetostjo. Zaradi psevdoplastične narave raztopin CMC so primerne za različne aplikacije, kot so zgoščevalci, stabilizatorji in sredstva za suspendiranje.
Druga pomembna značilnost CMC je njegova sposobnost tvorjenja filma. Rešitve CMC je mogoče vliti v filme z odličnimi mehanskimi lastnostmi, prosojnostjo in fleksibilnostjo. Te folije se lahko uporabljajo kot premazi, laminati in embalažni materiali.
Poleg tega ima CMC dobre vezivne in lepilne lastnosti. Ustvari močno vez z različnimi površinami, vključno z lesom, kovino, plastiko in tkanino. Ta lastnost je vodila do uporabe CMC v proizvodnji premazov, lepil in črnil.
CMC viskoznost
Viskoznost raztopin CMC je odvisna od več dejavnikov, kot so koncentracija, DS, MW, temperatura in pH. Na splošno imajo raztopine CMC višje viskoznosti pri višjih koncentracijah, DS in MW. Viskoznost se poveča tudi z nižanjem temperature in pH.
Viskoznost raztopin CMC je nadzorovana z interakcijo med polimernimi verigami in molekulami topila v raztopini. Molekule CMC medsebojno delujejo z molekulami vode prek vodikovih vezi in tvorijo hidratacijsko lupino okoli polimernih verig. Ta hidratacijska lupina zmanjša mobilnost polimernih verig in s tem poveča viskoznost raztopine.
Za reološko obnašanje raztopin CMC so značilne krivulje toka, ki opisujejo razmerje med strižno napetostjo in strižno hitrostjo raztopine. Raztopine CMC izkazujejo ne-Newtonov tok, kar pomeni, da se njihova viskoznost spreminja s strižno hitrostjo. Pri nizkih strižnih hitrostih je viskoznost raztopin CMC večja, pri visokih strižnih hitrostih pa se viskoznost zmanjša. To tanjšanje zaradi striga je posledica poravnave in raztezanja polimernih verig pod strižno napetostjo, kar ima za posledico zmanjšane medmolekularne sile med verigami in zmanjšanje viskoznosti.
Uporaba CMC
CMC se pogosto uporablja na različnih področjih zaradi svojih edinstvenih lastnosti in reološkega obnašanja. V prehrambeni industriji se CMC uporablja kot zgoščevalec, stabilizator, emulgator in izboljševalec teksture. Dodaja se živilom, kot so sladoled, pijače, omake in pecivo, da izboljša njihovo teksturo, konsistenco in rok trajanja. CMC prav tako preprečuje nastanek ledenih kristalov v zamrznjenih živilih, zaradi česar je izdelek gladek, kremast.
V farmacevtski industriji se CMC uporablja kot vezivo, dezintegrator in sredstvo za nadzorovano sproščanje v formulacijah tablet. Izboljšajte stisljivost in tekočnost praška ter zagotovite enakomernost in stabilnost tablet. Zaradi svojih mukoadhezivnih in bioadhezivnih lastnosti se CMC uporablja tudi kot pomožna snov v oftalmoloških, nazalnih in peroralnih pripravkih.
V papirni industriji se CMC uporablja kot aditiv za mokro obdelavo, vezivo za premaze in sredstvo za stiskanje za klejenje. Izboljša zadrževanje in odvajanje celuloze, poveča trdnost in gostoto papirja ter zagotavlja gladko in sijočo površino. CMC deluje tudi kot pregrada za vodo in olje ter preprečuje, da bi črnilo ali druge tekočine prodrle v papir.
V tekstilni industriji se CMC uporablja kot sredstvo za klejenje, zgoščevalec za tiskanje in pomožno sredstvo za barvanje. Izboljša oprijem vlaken, izboljša penetracijo in fiksacijo barve ter zmanjša trenje in gube. CMC daje tkanini tudi mehkobo in togost, odvisno od DS in MW polimera.
V rudarski industriji se CMC uporablja kot flokulant, inhibitor in modifikator reologije pri predelavi mineralov. Izboljša usedanje in filtracijo trdnih delcev, zmanjša ločevanje od jalovine premoga in nadzoruje viskoznost in stabilnost suspenzije. CMC prav tako zmanjšuje vpliv rudarskega procesa na okolje z zmanjšanjem uporabe strupenih kemikalij in vode.
v zaključku
CMC je vsestranski in dragocen dodatek, ki ima edinstvene lastnosti in viskoznost zaradi svoje kemične strukture in interakcije z vodo. Zaradi njegove topnosti, zmožnosti tvorjenja filma, vezivnih in oprijemljivih lastnosti je primeren za različne aplikacije v prehrambenem, farmacevtskem, papirnem, tekstilnem in rudarskem sektorju. Viskoznost raztopin CMC je mogoče nadzorovati z več dejavniki, kot so koncentracija, DS, MW, temperatura in pH, in jo je mogoče označiti z njenim psevdoplastičnim in strižnim vedenjem. CMC pozitivno vpliva na kakovost, učinkovitost in trajnost izdelkov in procesov, zaradi česar je bistven del sodobne industrije.
Čas objave: 25. september 2023