Influència del DS en la qualitat de la cel·lulosa carboximetil

El grau de substitució (DS) és un paràmetre crític que influeix significativament en la qualitat i el rendiment de la carboximetil cel·lulosa (CMC). DS fa referència al nombre mitjà de grups carboximetils substituïts a cada unitat d’anhidroglucosa de la columna vertebral de cel·lulosa. El valor DS afecta diverses propietats de CMC, incloent la seva solubilitat, viscositat, capacitat de retenció d’aigua i comportament reològic. A continuació, es mostra com DS influeix en la qualitat de CMC:

1. Solubilitat:

• DS baix: CMC amb un DS baix tendeix a ser menys soluble en aigua a causa de menys grups carboximetils disponibles per a la ionització. Això pot donar lloc a taxes de dissolució més lentes i temps d’hidratació més llargs.
• DS alt: CMC amb un DS alt és més soluble en aigua, ja que el nombre augmentat de grups carboximetils millora la ionització i la dispersibilitat de les cadenes de polímer. Això comporta una dissolució més ràpida i una millora de propietats d’hidratació.

2. Viscositat:

• DS baix: CMC amb un DS baix presenta normalment una menor viscositat a una concentració determinada en comparació amb els graus de DS superiors. Com menys grups carboximetils donen lloc a menys interaccions iòniques i associacions de cadena de polímers més febles, donant lloc a una menor viscositat.
• DS alts: les notes més elevades de CMC solen tenir una viscositat més elevada a causa de l’augment de la ionització i les interaccions de la cadena de polímers més fortes. El major nombre de grups carboximetils promou unió i un enredament més extensos d’hidrogen, donant lloc a solucions de viscositat més elevades.

3. Retenció d’aigua:

• DS baix: CMC amb un DS baix pot haver reduït la capacitat de retenció d’aigua en comparació amb els graus de DS més alts. Com menys grups carboximetils limiten el nombre de llocs disponibles per a la unió i l’absorció de l’aigua, donant lloc a una menor retenció d’aigua.
• DS alts: Les notes més elevades de CMC DS presenten normalment propietats de retenció d’aigua superiors a causa de l’augment del nombre de grups carboximetils disponibles per a la hidratació. Això millora la capacitat del polímer d’absorbir i retenir l’aigua, millorant el seu rendiment com a espessidor, aglutinant o regulador d’humitat.

4. Comportament reològic:

• DS baix: CMC amb un DS baix tendeix a tenir més comportament de flux newtonià, amb viscositat independent de la velocitat de cisalla. Això fa que sigui adequat per a aplicacions que requereixen viscositat estable per una àmplia gamma de taxes de cisalla, com per exemple en el processament d’aliments.
• DS alts: les notes més elevades de CMC poden presentar un comportament més pseudoplàstic o de perforació de cisalla, on la viscositat disminueix amb l’augment de la taxa de cisalla. Aquesta propietat és beneficiosa per a aplicacions que requereixen facilitat de bombejar, polvoritzar o difondre, com en pintures o productes de cura personal.

5. Estabilitat i compatibilitat:

• DS baix: CMC amb un DS baix pot presentar una millor estabilitat i compatibilitat amb altres ingredients en formulacions a causa de la seva menor ionització i interaccions més febles. Això pot prevenir la separació de fase, les precipitacions o altres problemes d’estabilitat en sistemes complexos.
• DS alts: les qualificacions més altes de CMC poden ser més propenses a la gelació o a la separació de fase en solucions concentrades o a temperatures altes a causa de les interaccions de polímer més fortes. Es requereix una formulació i un processament minuciosos per assegurar l'estabilitat i la compatibilitat en aquests casos.

El grau de substitució (DS) influeix significativament en la qualitat, el rendiment i la idoneïtat de la carboximetil cel·lulosa (CMC) per a diverses aplicacions. Comprendre la relació entre les propietats DS i CMC és essencial per seleccionar el grau adequat per complir els requisits de formulació específics i els criteris de rendiment.