カルボキシメチルセルロース（CMC）は、食品、医薬品、製紙、テキスタイル、鉱業などのさまざまな産業で広く使用されている機能的添加剤です。これは、植物や他の生物学的材料に豊富な天然セルロースに由来しています。 CMCは、粘度、水分補給、接着、接着などのユニークな特性を備えた水溶性ポリマーです。
CMC特性
CMCは、カルボキシメチル基をその構造に導入することにより化学的に修飾されるセルロース誘導体です。この修飾により、セルロースの溶解度と親水性が向上し、機能が向上します。 CMCの特性は、その置換度（DS）と分子量（MW）に依存します。 DSは、セルロース骨格のグルコース単位あたりのカルボキシメチル基の平均数として定義され、MWはポリマー鎖のサイズと分布を反映しています。
CMCの重要な特性の1つは、その水溶解度です。 CMCは水に容易に溶解し、擬似形成特性を備えた粘性溶液を形成します。このレオロジーの挙動は、CMC分子間の分子間相互作用に起因し、せん断応力下での粘度の減少をもたらします。 CMCソリューションの偽形性の性質により、粘着剤、安定剤、懸濁剤などのさまざまなアプリケーションに適しています。
CMCのもう1つの重要な特徴は、そのフィルム形成能力です。 CMCソリューションは、優れた機械的特性、透明性、柔軟性を備えたフィルムに投げ込むことができます。これらのフィルムは、コーティング、ラミネート、包装材料として使用できます。
さらに、CMCには良好な結合および結合特性があります。木材、金属、プラスチック、生地など、異なる表面と強い結合を形成します。この特性により、コーティング、接着剤、インクの生産におけるCMCの使用につながりました。
CMC粘度
CMC溶液の粘度は、濃度、DS、MW、温度、PHなどのいくつかの要因に依存します。一般に、CMC溶液は、より高い濃度、DS、およびMWでより高い粘度を示します。粘度は、温度とpHの低下とともに増加します。
CMC溶液の粘度は、溶液中のポリマー鎖と溶媒分子間の相互作用によって制御されます。 CMC分子は、水素結合を介して水分子と相互作用し、ポリマー鎖の周りに水和シェルを形成します。この水和シェルは、ポリマー鎖の可動性を低下させ、それにより溶液の粘度を高めます。
CMC溶液のレオロジーの挙動は、溶液のせん断応力とせん断速度との関係を表すフロー曲線によって特徴付けられます。 CMCソリューションは、非ニュートンの流れの挙動を示します。これは、粘度がせん断速度とともに変化することを意味します。低せん断速度では、CMC溶液の粘度が高くなりますが、ハイせん断速度では粘度が低下します。このせん断薄化挙動は、せん断応力の下でのポリマー鎖が整列し、伸びることによるものであり、鎖間の分子間力の減少と粘度の低下をもたらします。
CMCの適用
CMCは、独自の特性とレオロジーの挙動により、異なる分野で広く使用されています。食品業界では、CMCは増粘剤、安定剤、乳化剤、テクスチャの改善剤として使用されます。アイスクリーム、飲み物、ソース、焼き菓子などの食品に追加され、テクスチャー、一貫性、貯蔵寿命を改善します。 CMCはまた、冷凍食品中の氷の結晶の形成を防ぎ、滑らかでクリーミーな製品をもたらします。
製薬業界では、CMCは錠剤製剤のバインダー、崩壊剤、および制御された放出剤として使用されます。粉末の圧縮率と流動性を改善し、錠剤の均一性と安定性を確保します。粘液接着性および生物粘着性の特性により、CMCは眼科、鼻、および経口製剤の賦形剤としても使用されます。
製紙業界では、CMCはウェットエンド添加剤、コーティングバインダー、サイジングプレスエージェントとして使用されます。パルプの保持と排水を改善し、紙の強度と密度を高め、滑らかで光沢のある表面を提供します。 CMCはまた、水とオイルの障壁としても機能し、インクや他の液体が紙に浸透するのを防ぎます。
繊維産業では、CMCはサイジングエージェント、粘着剤の印刷、および染色補助剤として使用されます。繊維の接着を改善し、色の浸透と固定を強化し、摩擦としわを減らします。 CMCは、ポリマーのDSとMWに応じて、布に柔らかさと剛性を与えます。
鉱業では、CMCは鉱物処理における凝集剤、阻害剤、およびレオロジー修飾子として使用されます。固体の沈殿とろ過を改善し、炭素節からの分離を最小限に抑え、懸濁液の粘度と安定性を制御します。また、CMCは、有毒化学物質と水の使用を最小限に抑えることにより、採掘プロセスの環境への影響を軽減します。
結論は
CMCは、その化学構造と水との相互作用のために、ユニークな特性と粘度を示す多目的で貴重な添加物です。その溶解度、フィルム形成能力、結合、および接着特性により、食品、製薬、紙、繊維、鉱業セクターのさまざまな用途に適しています。 CMC溶液の粘度は、濃度、DS、MW、温度、pHなどのいくつかの要因によって制御でき、その擬似形成およびせん断薄剤の挙動によって特徴付けられます。 CMCは、製品やプロセスの品質、効率、持続可能性にプラスの影響を与え、現代産業の重要な部分となっています。
投稿時間：Sep-25-2023