Độ nhớt và ứng dụng của NaCMC (Sodium Carboxymethyl Cellulose)

Natri Carboxymethyl Cellulose (NaCMC) là dẫn xuất của cellulose tự nhiên, được tạo thành bằng cách thay thế nhóm hydroxyl (-OH) trong cellulose bằng nhóm carboxymethyl (-CH₂–COONa). Nhờ cấu trúc này, NaCMC có khả năng hòa tan trong nước và tạo dung dịch có độ nhớt cao, ổn định – là đặc tính khiến nó được sử dụng rộng rãi trong dược phẩm, thực phẩm, mỹ phẩm và công nghiệp hóa chất.

Phân tích độ nhớt và ứng dụng của NaCMC (Sodium Carboxymethyl Cellulose)
1. Tổng quan về NaCMC

Natri Carboxymethyl Cellulose (NaCMC) là dẫn xuất của cellulose tự nhiên, được tạo thành bằng cách thay thế nhóm hydroxyl (-OH) trong cellulose bằng nhóm carboxymethyl (-CH₂–COONa). Nhờ cấu trúc này, NaCMC có khả năng hòa tan trong nước và tạo dung dịch có độ nhớt cao, ổn định – là đặc tính khiến nó được sử dụng rộng rãi trong dược phẩm, thực phẩm, mỹ phẩm và công nghiệp hóa chất.

Sodium Carboxymethyl Cellulose

2. Cấu trúc hóa học và tính chất đặc trưng

Công thức phân tử chung: [C6H7O2(OH)x(OCH2COONa)y]n

Nhóm chức carboxymethyl (-CH₂COONa) giúp NaCMC có khả năng hút ẩm, tạo gel, ổn định huyền phù và tăng độ nhớt.

Khối lượng phân tử và mức độ thay thế (Degree of Substitution – DS) ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất của sản phẩm:

DS thường trong khoảng 0,4 – 1,4

DS càng cao, khả năng hòa tan và tạo độ nhớt càng lớn.

3. Phân tích độ nhớt (Viscosity Analysis)
3.1. Khái niệm độ nhớt của NaCMC

Độ nhớt thể hiện khả năng chống lại sự chảy của dung dịch – hay nói cách khác là “độ đặc”. Với NaCMC, độ nhớt phụ thuộc vào:

• Khối lượng phân tử trung bình của polymer
• Nồng độ dung dịch (w/v%)
• Nhiệt độ môi trường
• Độ pH
• Loại ion có mặt trong dung dịch

3.2. Phân loại NaCMC theo độ nhớt

NaCMC được phân loại theo độ nhớt đo bằng dung dịch 1% ở 25°C (theo tiêu chuẩn USP hoặc EP):

3.3. Phương pháp đo độ nhớt

Dụng cụ phổ biến: Brookfield viscometer hoặc capillary viscometer

Nhiệt độ đo: 25 ± 0.5°C

Dung môi: nước tinh khiết

Độ nhớt thường giảm khi tăng nhiệt độ, do sự giảm liên kết hydrogen giữa các chuỗi polymer.

4. Ứng dụng của NaCMC trong các lĩnh vực
4.1. Trong dược phẩm

Tá dược dính: Giúp tạo viên chắc, đồng nhất.

Tá dược tạo độ nhớt trong hỗn dịch, siro, thuốc nhỏ mắt: Giúp ổn định hệ phân tán, tăng thời gian lưu thuốc trên niêm mạc.

Tá dược bao phim và kiểm soát giải phóng hoạt chất: Ứng dụng trong viên nén phóng thích kéo dài (SR).

Tá dược gel bôi ngoài da: Cải thiện độ dàn trải, cảm giác mịn và khả năng giữ ẩm.

4.2. Trong thực phẩm

Là chất làm đặc, ổn định nhũ tương, tạo cấu trúc đồng nhất cho nước sốt, kem, sữa chua, đồ uống.

Ổn định bọt và hạn chế tách lớp trong các sản phẩm lỏng chứa dầu hoặc protein.

4.3. Trong mỹ phẩm

Làm chất tạo độ đặc và giữ ẩm trong kem dưỡng, sữa rửa mặt, serum.

Tạo cảm giác mượt và ổn định hệ nhũ tương nước – dầu.

4.4. Trong công nghiệp khác

Dùng trong sơn, chất tẩy rửa, sản xuất gốm, dệt nhuộm, giấy nhờ khả năng điều chỉnh độ nhớt và kết dính tốt.

5. Ưu điểm và lưu ý khi sử dụng

Ưu điểm:

• Tạo độ nhớt cao ngay ở nồng độ thấp.
• An toàn, không độc, tương thích sinh học tốt.
• Ổn định trong khoảng pH 5–9, ít bị ảnh hưởng bởi nồng độ muối thấp.

Lưu ý:

Không nên hòa tan trực tiếp NaCMC vào nước nóng (dễ vón cục).

Nên khuấy trộn trong nước lạnh rồi gia nhiệt nhẹ sau khi phân tán đều.

Tránh môi trường chứa ion đa hóa trị (Ca²⁺, Mg²⁺) vì có thể làm giảm độ tan.

6. Kết luận

NaCMC là tá dược polymer an toàn, linh hoạt và hiệu quả trong nhiều ứng dụng công nghiệp. Việc hiểu rõ độ nhớt và cơ chế tạo gel giúp lựa chọn đúng loại NaCMC phù hợp với mục đích sử dụng — từ hỗn dịch, thuốc nhỏ mắt cho đến sản phẩm mỹ phẩm cao cấp.