Карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) — функциональная добавка, широко используемая в различных отраслях промышленности, таких как пищевая, фармацевтическая, бумажная, текстильная и горнодобывающая. Его получают из натуральной целлюлозы, которой много в растениях и других биологических материалах. КМЦ представляет собой водорастворимый полимер с уникальными свойствами, включая вязкость, гидратацию, адгезию и адгезию.
Характеристики КМЦ
КМЦ – производное целлюлозы, химически модифицированное путем введения в ее структуру карбоксиметильных групп. Эта модификация повышает растворимость и гидрофильность целлюлозы, тем самым улучшая ее функциональность. Свойства КМЦ зависят от ее степени замещения (DS) и молекулярной массы (MW). DS определяется как среднее количество карбоксиметильных групп на единицу глюкозы в основной цепи целлюлозы, тогда как MW отражает размер и распределение полимерных цепей.
Одним из ключевых свойств КМЦ является ее растворимость в воде. КМЦ легко растворяется в воде, образуя вязкий раствор с псевдопластическими свойствами. Такое реологическое поведение является результатом межмолекулярных взаимодействий между молекулами КМЦ, что приводит к уменьшению вязкости под действием напряжения сдвига. Псевдопластичная природа растворов КМЦ делает их пригодными для различных применений, таких как загустители, стабилизаторы и суспендирующие агенты.
Еще одной важной характеристикой КМЦ является ее пленкообразующая способность. Растворы КМЦ можно отливать в пленки с превосходными механическими свойствами, прозрачностью и гибкостью. Эти пленки можно использовать в качестве покрытий, ламинатов и упаковочных материалов.
Кроме того, КМЦ обладает хорошими связующими и связующими свойствами. Образует прочную связь с различными поверхностями, включая дерево, металл, пластик и ткань. Это свойство привело к использованию КМЦ в производстве покрытий, клеев и чернил.
Вязкость КМЦ
Вязкость растворов КМЦ зависит от нескольких факторов, таких как концентрация, DS, MW, температура и pH. В целом растворы КМЦ демонстрируют более высокую вязкость при более высоких концентрациях, DS и MW. Вязкость также увеличивается с понижением температуры и pH.
Вязкость растворов КМЦ контролируется взаимодействием полимерных цепей и молекул растворителя в растворе. Молекулы КМЦ взаимодействуют с молекулами воды посредством водородных связей, образуя гидратную оболочку вокруг полимерных цепей. Эта гидратная оболочка снижает подвижность полимерных цепей, тем самым увеличивая вязкость раствора.
Реологическое поведение растворов КМЦ характеризуется кривыми течения, которые описывают связь между напряжением сдвига и скоростью сдвига раствора. Растворы КМЦ демонстрируют неньютоновское поведение течения, что означает, что их вязкость изменяется в зависимости от скорости сдвига. При низких скоростях сдвига вязкость растворов КМЦ выше, а при высоких – снижается. Такое утончение при сдвиге происходит из-за того, что полимерные цепи выравниваются и растягиваются под действием напряжения сдвига, что приводит к уменьшению межмолекулярных сил между цепями и уменьшению вязкости.
Применение КМЦ
КМЦ широко используется в различных областях благодаря своим уникальным свойствам и реологическому поведению. В пищевой промышленности КМЦ используется в качестве загустителя, стабилизатора, эмульгатора и улучшителя текстуры. Его добавляют в такие продукты, как мороженое, напитки, соусы и выпечку, чтобы улучшить их текстуру, консистенцию и срок хранения. КМЦ также предотвращает образование кристаллов льда в замороженных продуктах, в результате чего продукт становится гладким и кремообразным.
В фармацевтической промышленности КМЦ используется в качестве связующего, дезинтегратора и агента с контролируемым высвобождением в таблетированных формах. Улучшите сжимаемость и текучесть порошка и обеспечьте однородность и стабильность таблеток. Благодаря своим мукоадгезивным и биоадгезивным свойствам КМЦ также используется в качестве вспомогательного вещества в офтальмологических, назальных и пероральных препаратах.
В бумажной промышленности КМЦ используется в качестве добавки для мокрой части, связующего вещества для покрытия и проклеивающего агента. Он улучшает удержание и дренаж мякоти, повышает прочность и плотность бумаги, а также обеспечивает гладкую и блестящую поверхность. КМЦ также действует как водный и масляный барьер, предотвращая проникновение чернил или других жидкостей в бумагу.
В текстильной промышленности КМЦ используется в качестве проклеивающего вещества, загустителя для печати и вспомогательного средства для окрашивания. Он улучшает адгезию волокон, улучшает проникновение и фиксацию цвета, а также уменьшает трение и образование морщин. КМЦ также придает ткани мягкость и жесткость в зависимости от DS и MW полимера.
В горнодобывающей промышленности КМЦ используется в качестве флокулянта, ингибитора и модификатора реологии при переработке полезных ископаемых. Он улучшает осаждение и фильтрацию твердых частиц, сводит к минимуму отделение пустой породы угля и контролирует вязкость и стабильность суспензии. КМЦ также снижает воздействие процесса добычи полезных ископаемых на окружающую среду за счет сведения к минимуму использования токсичных химикатов и воды.
в заключение
КМЦ — универсальная и ценная добавка, обладающая уникальными свойствами и вязкостью благодаря своей химической структуре и взаимодействию с водой. Его растворимость, пленкообразующая способность, связующие и адгезионные свойства делают его пригодным для различных применений в пищевой, фармацевтической, бумажной, текстильной и горнодобывающей отраслях. Вязкость растворов КМЦ можно контролировать с помощью нескольких факторов, таких как концентрация, DS, MW, температура и pH, и она может характеризоваться псевдопластичностью и истончением при сдвиге. КМЦ оказывает положительное влияние на качество, эффективность и устойчивость продукции и процессов, что делает его неотъемлемой частью современной промышленности.
Время публикации: 25 сентября 2023 г.