Carboxymethylcellulose (CMC) er et funktionelt tilsætningsstof, der er meget udbredt i forskellige industrier såsom fødevarer, farmaceutiske produkter, papirfremstilling, tekstiler og minedrift.Det er afledt af naturlig cellulose, som er rigeligt i planter og andre biologiske materialer.CMC er en vandopløselig polymer med unikke egenskaber, herunder viskositet, hydrering, adhæsion og adhæsion.
CMC egenskaber
CMC er et cellulosederivat, der er kemisk modificeret ved at indføre carboxymethylgrupper i dets struktur.Denne modifikation øger opløseligheden og hydrofilicitet af cellulose og forbedrer derved funktionaliteten.Egenskaberne for en CMC afhænger af dens substitutionsgrad (DS) og molekylvægt (MW).DS er defineret som det gennemsnitlige antal carboxymethylgrupper pr. glucosenhed i celluloserygraden, mens MW afspejler størrelsen og fordelingen af polymerkæderne.
En af nøgleegenskaberne ved CMC er dens vandopløselighed.CMC er letopløseligt i vand og danner en viskøs opløsning med pseudoplastiske egenskaber.Denne rheologiske adfærd skyldes intermolekylære interaktioner mellem CMC-molekyler, hvilket resulterer i et fald i viskositeten under forskydningsspænding.CMC-opløsningernes pseudoplastiske natur gør dem velegnede til en række forskellige anvendelser såsom fortykningsmidler, stabilisatorer og suspenderingsmidler.
En anden vigtig egenskab ved CMC er dens filmdannende evne.CMC-løsninger kan støbes til film med fremragende mekaniske egenskaber, gennemsigtighed og fleksibilitet.Disse film kan bruges som belægninger, laminater og emballagematerialer.
Derudover har CMC gode bindings- og bindingsegenskaber.Det danner et stærkt bånd med forskellige overflader, herunder træ, metal, plast og stof.Denne egenskab har ført til brugen af CMC i produktionen af belægninger, klæbemidler og blæk.
CMC viskositet
Viskositeten af CMC-opløsninger afhænger af flere faktorer såsom koncentration, DS, MW, temperatur og pH.Generelt udviser CMC-opløsninger højere viskositeter ved højere koncentrationer, DS og MW.Viskositeten stiger også med faldende temperatur og pH.
Viskositeten af CMC-opløsninger styres af interaktionen mellem polymerkæderne og opløsningsmiddelmolekylerne i opløsningen.CMC-molekyler interagerer med vandmolekyler gennem hydrogenbindinger og danner en hydreringsskal omkring polymerkæderne.Denne hydreringsskal reducerer polymerkædernes mobilitet og øger derved opløsningens viskositet.
Den rheologiske adfærd af CMC-opløsninger er karakteriseret ved flowkurver, som beskriver forholdet mellem opløsningens forskydningsspænding og forskydningshastighed.CMC-løsninger udviser ikke-newtonsk strømningsadfærd, hvilket betyder, at deres viskositet ændres med forskydningshastigheden.Ved lave forskydningshastigheder er viskositeten af CMC-opløsninger højere, mens viskositeten falder ved høje forskydningshastigheder.Denne forskydningsudtyndingsadfærd skyldes, at polymerkæder justeres og strækkes under forskydningsspænding, hvilket resulterer i reducerede intermolekylære kræfter mellem kæder og et fald i viskositeten.
Anvendelse af CMC
CMC er meget udbredt inden for forskellige områder på grund af dets unikke egenskaber og rheologiske adfærd.I fødevareindustrien bruges CMC som fortykningsmiddel, stabilisator, emulgator og teksturforbedrer.Det tilsættes fødevarer som f.eks. is, drikkevarer, saucer og bagværk for at forbedre deres tekstur, konsistens og holdbarhed.CMC forhindrer også dannelsen af iskrystaller i frosne fødevarer, hvilket resulterer i et glat, cremet produkt.
I den farmaceutiske industri anvendes CMC som bindemiddel, desintegreringsmiddel og kontrolleret frigivelsesmiddel i tabletformuleringer.Forbedre pulverets sammentrykkelighed og flydendehed og sikre ensartethed og stabilitet af tabletterne.På grund af dets mucoadhæsive og bioadhæsive egenskaber bruges CMC også som hjælpestof i oftalmiske, nasale og orale formuleringer.
I papirindustrien anvendes CMC som vådende-additiv, coatingbindemiddel og limpressemiddel.Det forbedrer papirmassetilbageholdelse og dræning, øger papirstyrken og densiteten og giver en glat og skinnende overflade.CMC fungerer også som en vand- og oliebarriere, der forhindrer blæk eller andre væsker i at trænge ind i papiret.
I tekstilindustrien bruges CMC som limningsmiddel, trykfortykningsmiddel og farvningshjælpemiddel.Det forbedrer fibervedhæftningen, forbedrer farvegennemtrængning og fiksering og reducerer friktion og rynker.CMC giver også stoffet blødhed og stivhed, afhængigt af polymerens DS og MW.
I mineindustrien bruges CMC som flokkuleringsmiddel, inhibitor og rheologimodificerende middel i mineralforarbejdning.Det forbedrer bundfældning og filtrering af faste stoffer, minimerer adskillelse fra kulgang og kontrollerer suspensionens viskositet og stabilitet.CMC reducerer også miljøpåvirkningen af minedriftsprocessen ved at minimere brugen af giftige kemikalier og vand.
Afslutningsvis
CMC er et alsidigt og værdifuldt additiv, der udviser unikke egenskaber og viskositet på grund af dets kemiske struktur og interaktion med vand.Dens opløselighed, filmdannende evne, bindings- og vedhæftningsegenskaber gør den velegnet til forskellige anvendelser i fødevare-, medicinal-, papir-, tekstil- og minesektoren.Viskositeten af CMC-opløsninger kan styres af flere faktorer, såsom koncentration, DS, MW, temperatur og pH, og kan karakteriseres ved dens pseudoplastiske og forskydningsfortyndende adfærd.CMC har en positiv indflydelse på kvaliteten, effektiviteten og bæredygtigheden af produkter og processer, hvilket gør det til en væsentlig del af moderne industri.
Indlægstid: 25. september 2023