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

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 carboximetil substituïts a cada unitat d'anhidroglucosa de la columna vertebral de la 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:

• Baix DS: CMC amb un baix DS tendeix a ser menys soluble en aigua a causa de menys grups carboximetil disponibles per a la ionització. Això pot provocar taxes de dissolució més lentes i temps d'hidratació més llargs.
• Alt DS: CMC amb un alt DS és més soluble en aigua, ja que l'augment del nombre de grups carboximetil millora la ionització i la dispersibilitat de les cadenes de polímer. Això condueix a una dissolució més ràpida i a una millora de les propietats d'hidratació.

2. Viscositat:

• Baix DS: CMC amb un baix DS normalment presenta una viscositat més baixa a una concentració determinada en comparació amb els graus de DS més alts. Menys grups carboximetil donen lloc a menys interaccions iòniques i associacions de cadena de polímers més febles, la qual cosa condueix a una viscositat més baixa.
• DS alt: els graus CMC de DS més alts tendeixen a tenir una viscositat més alta a causa de l'augment de la ionització i les interaccions de la cadena de polímers més fortes. El major nombre de grups carboximetil afavoreix enllaços i enllaços d'hidrogen més extensos, donant lloc a solucions de major viscositat.

3. Retenció d'aigua:

• DS baix: CMC amb un DS baix pot tenir una capacitat de retenció d'aigua reduïda en comparació amb els graus DS més alts. Els menys grups carboximetil limiten el nombre de llocs disponibles per a la unió i l'absorció d'aigua, donant lloc a una menor retenció d'aigua.
• DS alt: els graus CMC DS més alts solen presentar propietats de retenció d'aigua superiors a causa de l'augment del nombre de grups carboximetil 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:

• Baix DS: CMC amb un baix DS tendeix a tenir un comportament de flux més newtonià, amb viscositat independent de la velocitat de cisalla. Això fa que sigui adequat per a aplicacions que requereixen una viscositat estable en una àmplia gamma de velocitats de cisalla, com ara el processament d'aliments.
• DS alt: els graus CMC DS més alts poden presentar un comportament més pseudoplàstic o d'aprimament, on la viscositat disminueix amb l'augment de la velocitat de cisalla. Aquesta propietat és beneficiosa per a aplicacions que requereixen facilitat de bombeig, polvorització o escampament, com ara pintures o productes de cura personal.

5. Estabilitat i compatibilitat:

• Baix DS: CMC amb un baix DS 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 evitar la separació de fases, la precipitació o altres problemes d'estabilitat en sistemes complexos.
• DS alt: els graus CMC de DS més alts poden ser més propensos a la gelificació o la separació de fases en solucions concentrades o a altes temperatures a causa de les interaccions de polímers més fortes. Es requereix una formulació i un processament acurats per garantir 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. Entendre la relació entre les propietats DS i CMC és essencial per seleccionar el grau adequat per complir els requisits específics de formulació i els criteris de rendiment.