Carboxymethylcellulose (CMC) is een functioneel additief dat veel wordt gebruikt in verschillende industrieën, zoals de voeding, de farmaceutische industrie, de papierproductie, de textiel en de mijnbouw.Het is afgeleid van natuurlijke cellulose, die overvloedig aanwezig is in planten en andere biologische materialen.CMC is een wateroplosbaar polymeer met unieke eigenschappen, waaronder viscositeit, hydratatie, hechting en adhesie.
CMC-kenmerken
CMC is een cellulosederivaat dat chemisch wordt gemodificeerd door carboxymethylgroepen in de structuur te introduceren.Deze modificatie verbetert de oplosbaarheid en hydrofiliciteit van cellulose, waardoor de functionaliteit wordt verbeterd.De eigenschappen van een CMC zijn afhankelijk van de substitutiegraad (DS) en het molecuulgewicht (MW).DS wordt gedefinieerd als het gemiddelde aantal carboxymethylgroepen per glucose-eenheid in de cellulosehoofdketen, terwijl MW de grootte en verdeling van de polymeerketens weerspiegelt.
Een van de belangrijkste eigenschappen van CMC is de oplosbaarheid in water.CMC is gemakkelijk oplosbaar in water en vormt een stroperige oplossing met pseudoplastische eigenschappen.Dit reologische gedrag is het gevolg van intermoleculaire interacties tussen CMC-moleculen, resulterend in een afname van de viscositeit onder schuifspanning.De pseudoplastische aard van CMC-oplossingen maakt ze geschikt voor een verscheidenheid aan toepassingen, zoals verdikkingsmiddelen, stabilisatoren en suspendeermiddelen.
Een ander belangrijk kenmerk van CMC is het filmvormende vermogen.CMC-oplossingen kunnen worden gegoten in films met uitstekende mechanische eigenschappen, transparantie en flexibiliteit.Deze films kunnen worden gebruikt als coatings, laminaten en verpakkingsmaterialen.
Daarnaast heeft CMC goede hecht- en hechteigenschappen.Het vormt een sterke verbinding met verschillende ondergronden, waaronder hout, metaal, kunststof en stof.Deze eigenschap heeft geleid tot het gebruik van CMC bij de productie van coatings, lijmen en inkten.
CMC-viscositeit
De viscositeit van CMC-oplossingen hangt af van verschillende factoren zoals concentratie, DS, MW, temperatuur en pH.Over het algemeen vertonen CMC-oplossingen hogere viscositeiten bij hogere concentraties, DS en MW.De viscositeit neemt ook toe bij afnemende temperatuur en pH.
De viscositeit van CMC-oplossingen wordt geregeld door de interactie tussen de polymeerketens en oplosmiddelmoleculen in de oplossing.CMC-moleculen interageren met watermoleculen via waterstofbruggen en vormen een hydratatieschil rond de polymeerketens.Deze hydratatieschil vermindert de mobiliteit van de polymeerketens, waardoor de viscositeit van de oplossing toeneemt.
Het reologische gedrag van CMC-oplossingen wordt gekenmerkt door stromingscurven, die de relatie tussen de schuifspanning en de schuifsnelheid van de oplossing beschrijven.CMC-oplossingen vertonen een niet-Newtons stromingsgedrag, wat betekent dat hun viscositeit verandert met de afschuifsnelheid.Bij lage afschuifsnelheden is de viscositeit van CMC-oplossingen hoger, terwijl bij hoge afschuifsnelheden de viscositeit afneemt.Dit afschuifverdunningsgedrag is te wijten aan het uitlijnen en uitrekken van polymeerketens onder schuifspanning, wat resulteert in verminderde intermoleculaire krachten tussen ketens en een afname van de viscositeit.
Toepassing van CMC
CMC wordt veel gebruikt op verschillende gebieden vanwege zijn unieke eigenschappen en reologisch gedrag.In de voedingsmiddelenindustrie wordt CMC gebruikt als verdikkingsmiddel, stabilisator, emulgator en textuurverbeteraar.Het wordt toegevoegd aan voedingsmiddelen zoals ijs, drankjes, sauzen en gebak om de textuur, consistentie en houdbaarheid ervan te verbeteren.CMC voorkomt ook de vorming van ijskristallen in diepvriesproducten, wat resulteert in een glad, romig product.
In de farmaceutische industrie wordt CMC gebruikt als bindmiddel, desintegratiemiddel en middel voor gecontroleerde afgifte in tabletformuleringen.Verbeter de samendrukbaarheid en vloeibaarheid van het poeder en zorg voor de uniformiteit en stabiliteit van de tabletten.Vanwege zijn mucoadhesieve en bioadhesieve eigenschappen wordt CMC ook gebruikt als hulpstof in oogheelkundige, nasale en orale formuleringen.
In de papierindustrie wordt CMC gebruikt als wet-end-additief, coatingbindmiddel en lijmpersmiddel.Het verbetert het vasthouden en afvoeren van pulp, verhoogt de sterkte en dichtheid van het papier en zorgt voor een glad en glanzend oppervlak.CMC fungeert ook als een water- en oliebarrière, waardoor wordt voorkomen dat inkt of andere vloeistoffen het papier binnendringen.
In de textielindustrie wordt CMC gebruikt als lijmmiddel, drukverdikkingsmiddel en verfhulpmiddel.Het verbetert de vezelhechting, verbetert de kleurpenetratie en fixatie en vermindert wrijving en rimpels.CMC verleent ook zachtheid en stijfheid aan de stof, afhankelijk van de DS en MW van het polymeer.
In de mijnbouw wordt CMC gebruikt als vlokmiddel, remmer en reologiemodificator bij de verwerking van mineralen.Het verbetert de bezinking en filtratie van vaste stoffen, minimaliseert de scheiding van steenkoolgangsteen en regelt de viscositeit en stabiliteit van de suspensie.CMC vermindert ook de milieu-impact van het mijnbouwproces door het gebruik van giftige chemicaliën en water te minimaliseren.
ten slotte
CMC is een veelzijdig en waardevol additief dat unieke eigenschappen en viscositeit vertoont vanwege de chemische structuur en interactie met water.De oplosbaarheid, het filmvormende vermogen, de bindings- en hechtingseigenschappen maken het geschikt voor verschillende toepassingen in de voedingsmiddelen-, farmaceutische, papier-, textiel- en mijnbouwsector.De viscositeit van CMC-oplossingen kan worden gecontroleerd door verschillende factoren, zoals concentratie, DS, MW, temperatuur en pH, en kan worden gekenmerkt door zijn pseudoplastische en afschuifverdunnende gedrag.CMC heeft een positieve invloed op de kwaliteit, efficiëntie en duurzaamheid van producten en processen, waardoor het een essentieel onderdeel is van de moderne industrie.
Posttijd: 25 september 2023