셀룰로오스 분산제,수성 제형, 안료, 염료, 분말 및 광물 입자의 제조 과정에서 이러한 물질들은 쉽게 응집되는 경향이 있어, 저장 중에 침전 및 상분리를 일으킵니다. 기존의 소분자 분산제는 자극성이 높고 내염성이 낮으며 환경 기준을 충족하지 못하는 등의 단점이 있습니다. 천연 면화와 목재 펄프를 개질하여 얻은 다양한 셀룰로오스 유도체는, 입체 장애와 정전기적 반발력을 결합한 3차원 네트워크 콜로이드 구조 덕분에 친환경 바이오 기반 분산 안정제의 주류로 자리 잡았습니다.

먼저, 분산제로서의 셀룰로오스의 두 가지 핵심 작용 기전

1. 입체 장애에 의한 분리 (핵 분산 능력)

셀룰로오스 분자 사슬은 물 속에서 완전히 뻗어 나가 이산화티타늄, 염료, 흑연, 단백질과 같은 고체 입자를 흡착하고 캡슐화합니다. 입자 표면에 고분자 보호층이 형성되어 분말을 물리적으로 분리하고 상호 흡착 및 응집을 방지함으로써, 슬러리의 뭉침과 침전 문제를 근본적으로 해결합니다.

2. 또한, 3차원 네트워크 콜로이드 현탁액의 안정화

수화 후 가역적인 티크트로픽 네트워크 구조가 형성됩니다. 이 구조는 약간의 전단력이 가해지면 유동하며 분산되는 반면, 정지 상태에서는 네트워크가 미세 입자를 고정시켜 가공 시의 유동성과 장기 저장 안정성 사이의 균형을 유지합니다. 이온성 CMC는 추가적인 음전하를 띠어 정전기적 반발력을 발생시키며, 이는 고염분 시스템에서 분산 성능을 크게 향상시킵니다.

반면, 5가지 일반적인 셀룰로오스 등급의 분산 성능 비교

1. 예를 들어, CMCC 콜로이드 미세결정 셀룰로오스(MCC와 CMC의 복합체, 최적의 종합 분산성)

• 이 제품은 주 분산 안정제로 사용될 수 있으며, 모든 산업 분야에서 가장 선호되는 제품입니다.
• 순수한 표준 MCC는 물에 녹지 않으며, 물을 흡수한 후에야 팽창합니다. 공동 가공 배합을 통해 개질된 CMCC는 수화 후 나노 미세섬유 네트워크를 형성하며, 물리적 격리와 약한 정전기적 분산이라는 두 가지 기능을 갖습니다.
• 장점: 내염성, 내산성 및 내알칼리성; 투명 시스템에서 상분리가 발생하지 않으며, 젤 형태의 ‘피쉬 아이’ 현상이 없고, 입자가 거칠지 않은 미세 분말 분산
• 단점: 순수 오일 용매 시스템에서는 분산 효과가 없으며, 완전 수성 제형과만 호환됩니다.
• 용도: 고급 음료, 제약용 현탁액, 수성 색소 페이스트, 섬유 인쇄용 페이스트

2.CMC 카르복시메틸셀룰로오스 나트륨 (고전하 분산형 음이온성)

• 탁월한 가성비를 자랑하는 산업용 고염분 시스템용 주요 분산제입니다.
• 이 물질은 유일한 이온성 셀룰로오스로, 분자 사슬에 풍부한 음전하기를 함유하고 있어 강한 정전기적 반발력을 발휘하며, 염료 및 무기 충전재에 대해 뛰어난 분산 성능을 발휘합니다.
• 장점: 저렴한 비용, 빠른 용해성, 저점도 등급의 우수한 유동성, 대량 산업용 슬러리에 적합
• 단점: 강알칼리성 환경에서는 점도가 급격히 떨어지며, 고농도의 칼슘 및 마그네슘 이온에 대한 내성이 약하다.
• 용도: 섬유 인쇄, 세라믹 유약, 리튬 배터리 양극 슬러리, 세탁 세제, 코팅용 밑칠 분산액

3.HMHEC 결합형 하이드록시에틸 셀룰로오스 (소수성 개질 HEC)

• 코팅제 및 프리미엄 퍼스널 케어 제품용 특수 유변학적 분산제
• 친수성 주사슬과 소수성 알킬 측쇄로 구성된 이중 구조를 통해 안료, 실리콘 오일 및 그리스를 분산시키면서, 튀김 현상과 처짐을 방지합니다.
• 장점: 계면활성제에 대한 내성이 뛰어나며, 넓은 pH 범위에서 안정적이며, 도막의 내수성을 향상시키고 보관 중 침전을 방지합니다.
• 단점: 단일 분산 능력은 CMC 및 CMCC보다 떨어지며, 분산, 증점 및 유변성 조절 기능을 결합한 복합 첨가제 역할을 더 많이 한다.
• 용도: 실내외용 라텍스 페인트, 수성 목재 코팅제, 황산염 무첨가 프리미엄 헤어 및 바디 케어 제품

4. 기존 HEC 하이드록시에틸 셀룰로오스 (비이온성 일반 증점 및 분산 첨가제)

• 분산 작용은 단지 보조적인 역할에 그치는 기본적인 비이온성 셀룰로오스로, 주요 기능은 증점 및 수분 유지입니다. 이 물질은 약한 보조적인 현탁 효과만 제공하며, 응집된 분말을 단독으로 분산시킬 수 없으므로 음이온성 분산제와 혼합하여 사용해야 합니다.

5. 순수 MCC 미세결정 셀룰로오스 (단독으로 1차 분산제로 사용할 수 없음)

• 순수한 MCC는 물에 용해되지 않으며, 건조 분말 제형에서만 고결 방지용 운반체 역할을 합니다. 수성 제형에서는 분말 응집체를 분산시키는 능력이 없어, 단순히 사전 분산된 입자를 현탁시킬 뿐입니다. 분산 기능을 발휘하기 위해서는 CMC와 혼합하여 CMCC 콜로이드 미세결정 셀룰로오스를 제조해야 합니다.