Karboksimetilceluloze (CMC) ir funkcionāla piedeva, ko plaši izmanto dažādās nozarēs, piemēram, pārtikā, farmaceitiskos izstrādājumos, papīra veidošanā, tekstilizstrādājumos un kalnrūpniecībā. Tas ir iegūts no dabiskās celulozes, kas ir bagātīga augiem un citiem bioloģiskiem materiāliem. CMC ir ūdenī šķīstošs polimērs ar unikālām īpašībām, ieskaitot viskozitāti, hidratāciju, adhēziju un saķeri.
CMC īpašības
CMC ir celulozes atvasinājums, kas tiek ķīmiski modificēts, tā struktūrā ieviešot karboksimetilgrupas. Šī modifikācija uzlabo celulozes šķīdību un hidrofilitāti, tādējādi uzlabojot funkcionalitāti. CMC īpašības ir atkarīgas no tā aizstāšanas pakāpes (DS) un molekulmasas (MW). DS tiek definēts kā vidējais karboksimetilgrupu skaits vienā glikozes vienībā celulozes mugurkaulā, savukārt MW atspoguļo polimēru ķēžu lielumu un sadalījumu.
Viena no galvenajām CMC īpašībām ir tā šķīdība ūdenī. CMC viegli šķīst ūdenī, veidojot viskozu šķīdumu ar pseidoplastiskām īpašībām. Šī reoloģiskā uzvedība rodas no starpmolekulāras mijiedarbības starp CMC molekulām, kā rezultātā bīdes stresa gadījumā samazinās viskozitāte. CMC šķīdumu pseidoplastiskais raksturs padara tos piemērotus dažādiem lietojumiem, piemēram, sabiezētājiem, stabilizatoriem un suspendējošiem līdzekļiem.
Vēl viena svarīga CMC iezīme ir tā filmu veidošanas spēja. CMC risinājumus var ievietot filmās ar izcilām mehāniskām īpašībām, caurspīdīgumu un elastību. Šīs filmas var izmantot kā pārklājumus, laminātus un iepakojuma materiālus.
Turklāt CMC ir labas saistīšanas un sasaistes īpašības. Tas veido spēcīgu saiti ar dažādām virsmām, ieskaitot koks, metālu, plastmasu un audumu. Šis īpašums ir izraisījis CMC izmantošanu pārklājumu, līmju un tintes ražošanā.
CMC viskozitāte
CMC šķīdumu viskozitāte ir atkarīga no vairākiem faktoriem, piemēram, koncentrācijas, DS, MW, temperatūras un pH. Kopumā CMC risinājumiem ir lielāka viskozitāte augstākā koncentrācijā, DS un MW. Viskozitāte palielinās arī, pazeminoties temperatūrai un pH.
CMC šķīdumu viskozitāti kontrolē mijiedarbība starp polimēru ķēdēm un šķīdinātāja molekulām šķīdumā. CMC molekulas mijiedarbojas ar ūdens molekulām caur ūdeņraža saitēm, veidojot hidratācijas apvalku ap polimēru ķēdēm. Šis hidratācijas čaumalas samazina polimēru ķēžu mobilitāti, tādējādi palielinot šķīduma viskozitāti.
CMC šķīdumu reoloģisko izturēšanos raksturo plūsmas līknes, kas apraksta saistību starp šķīduma bīdes spriegumu un bīdes ātrumu. CMC risinājumiem ir ne-Ņūtona plūsmas uzvedība, kas nozīmē, ka to viskozitāte mainās ar bīdes ātrumu. Pēc zemas bīdes ātruma CMC šķīdumu viskozitāte ir augstāka, savukārt ar lielu bīdes ātrumu viskozitāte samazinās. Šī bīdes retināšanas uzvedība ir saistīta ar polimēru ķēžu izlīdzināšanu un stiepšanos bīdes stresa apstākļos, kā rezultātā samazinās starpmolekulārie spēki starp ķēdēm un viskozitātes samazināšanos.
CMC piemērošana
CMC tiek plaši izmantots dažādās jomās, ņemot vērā tā unikālās īpašības un reoloģisko izturēšanos. Pārtikas rūpniecībā CMC izmanto kā biezinātāju, stabilizatoru, emulgatoru un tekstūras uzlabotāju. Tas tiek pievienots tādiem pārtikas produktiem kā saldējums, dzērieni, mērces un ceptas preces, lai uzlabotu to tekstūru, konsistenci un glabāšanas laiku. CMC novērš arī ledus kristālu veidošanos saldētos ēdienos, kā rezultātā rodas gluds, krēmīgs produkts.
Farmaceitiskajā nozarē CMC izmanto kā saistvielu, sadalītu un kontrolētu atbrīvošanas līdzekli planšetdatoros. Uzlabojiet pulvera saspiežamību un plūstamību un nodrošiniet tablešu vienveidību un stabilitāti. Sakarā ar to mucoadhezīvo un bioadhezīvo īpašību, CMC tiek izmantots arī kā palīgviela oftalmoloģiskos, deguna un mutvārdu formulējumos.
Papīra rūpniecībā CMC tiek izmantots kā slapjš gala piedevas, pārklājuma saistviela un lieluma preses aģents. Tas uzlabo celulozes aizturi un kanalizāciju, palielina papīra stiprību un blīvumu un nodrošina gludu un spīdīgu virsmu. CMC darbojas arī kā ūdens un eļļas barjera, neļaujot tintei vai citiem šķidrumiem iekļūt papīrā.
Tekstilizstrādājumu nozarē CMC tiek izmantots kā lieluma aģents, drukāšanas biezinātājs un krāsošanas palīgdarbība. Tas uzlabo šķiedrvielu saķeri, uzlabo krāsu iespiešanos un fiksāciju, kā arī samazina berzi un grumbiņas. CMC arī piešķir audumam maigumu un stīvumu atkarībā no polimēra DS un MW.
Kalnrūpniecībā CMC tiek izmantots kā flokulantu, inhibitoru un reoloģijas modifikators minerālu apstrādē. Tas uzlabo cietvielu norēķinu un filtrēšanu, samazina atdalīšanos no ogļu gangas un kontrolē suspensijas viskozitāti un stabilitāti. CMC samazina arī ieguves procesa ietekmi uz vidi, samazinot toksisko ķīmisko vielu un ūdens izmantošanu.
noslēgums
CMC ir daudzpusīga un vērtīga piedeva, kurai ir unikālas īpašības un viskozitāte, pateicoties tā ķīmiskajai struktūrai un mijiedarbībai ar ūdeni. Tā šķīdība, plēvju veidošanas spēja, saistīšanās un adhēzijas īpašības padara to piemērotu dažādiem pielietojumiem pārtikas, farmaceitiskā, papīra, tekstilizstrādājumu un kalnrūpniecības nozarēs. CMC šķīdumu viskozitāti var kontrolēt ar vairākiem faktoriem, piemēram, koncentrāciju, DS, MW, temperatūru un pH, un to var raksturot ar tā pseidoplastisko un bīdes plānu izturēšanos. CMC pozitīvi ietekmē produktu un procesu kvalitāti, efektivitāti un ilgtspēju, padarot to par būtisku mūsdienu rūpniecības sastāvdaļu.
Pasta laiks: 25-23. SEP