1. Stručný úvod do karboxymethylcelulózy
Anglický název: Karboxylmethylcelulóza
Zkratka: CMC
Molekulární vzorec je variabilní: [C6H7O2(OH)2CH2COONa]n
Vzhled: bílý nebo světle žlutý vláknitý granulovaný prášek.
Rozpustnost ve vodě: snadno rozpustný ve vodě, tvořící průhledný viskózní koloid a roztok je neutrální nebo mírně zásaditý.
Vlastnosti: Vysokomolekulární sloučenina povrchově aktivního koloidu, bez zápachu, bez chuti a netoxická.
Přírodní celulóza je v přírodě široce rozšířená a je nejhojnějším polysacharidem. Ve výrobě se však celulóza obvykle vyskytuje ve formě sodné soli karboxymethylcelulózy, takže celý název by měl být sodná sůl karboxymethylcelulózy neboli CMC-Na. Široce se používá v průmyslu, stavebnictví, lékařství, potravinářství, textilu, keramice a dalších oblastech.
2. Technologie karboxymethylcelulózy
Technologie modifikace celulózy zahrnuje: etherifikaci a esterifikaci.
Transformace karboxymethylcelulózy: karboxymethylační reakce v etherifikační technologii, celulóza se karboxymethyluje za vzniku karboxymethylcelulózy, označované jako CMC.
Funkce vodného roztoku karboxymethylcelulózy: zahušťování, tvorba filmu, vázání, zadržování vody, ochrana koloidů, emulgace a suspendace.
3. Chemická reakce karboxymethylcelulózy
Reakce alkalizace celulózy:
[C6H7O2(OH)3]n + nNaOH→[C6H7O2(OH)2ONa]n + nH2O
Etherifikační reakce kyseliny monochloroctové po alkalickém působení celulózy:
[C6H7O2(OH)2ONa]n + nClCH2COONa → [C6H7O2(OH)2OCH2COONa]n + nNaC
Chemický vzorec pro tvorbu karboxymethylcelulózy je tedy: Cell-O-CH2-COONa NaCMC
Sodná sůl karboxymethylcelulózy(NaCMC nebo zkráceně CMC) je ve vodě rozpustný ether celulózy, který může ovlivnit viskozitu většiny běžně používaných vodných roztoků od několika cP do několika tisíc cP.
4. Vlastnosti karboxymethylcelulózy
1. Skladování vodného roztoku CMC: Je stabilní za nízkých teplot nebo slunečního záření, ale kyselost a zásaditost roztoku se mění v důsledku změn teploty. Vlivem ultrafialového záření nebo mikroorganismů se viskozita roztoku snižuje nebo se dokonce zhoršuje. Pokud je nutné dlouhodobé skladování, je třeba přidat vhodný konzervační prostředek.
2. Způsob přípravy vodného roztoku CMC: nejprve rovnoměrně navlhčete částice, což může výrazně zvýšit rychlost rozpouštění.
3. CMC je hygroskopická a během skladování by měla být chráněna před vlhkostí.
4. Soli těžkých kovů, jako je zinek, měď, olovo, hliník, stříbro, železo, cín a chrom, mohou způsobit srážení CMC.
5. Ve vodném roztoku pod pH 2,5 dochází ke srážení, které lze po neutralizaci získat přidáním alkálie.
6. Ačkoli soli jako vápník, hořčík a kuchyňská sůl nemají srážecí účinek na CMC, snižují viskozitu roztoku.
7. CMC je kompatibilní s jinými ve vodě rozpustnými lepidly, změkčovadly a pryskyřicemi.
8. Vzhledem k odlišnému zpracování může mít CMC jemný prášek, hrubozrnnou strukturu nebo vláknitost, což nemá nic společného s fyzikálními a chemickými vlastnostmi.
9. Způsob použití prášku CMC je jednoduchý. Lze jej přímo přidat a rozpustit ve studené nebo teplé vodě o teplotě 40–50 °C.
5. Stupeň substituce a rozpustnost karboxymethylcelulózy
Stupeň substituce se vztahuje k průměrnému počtu karboxymethylových skupin sodných kyselin připojených ke každé celulózové jednotce; maximální hodnota stupně substituce je 3, ale průmyslově nejvyužitelnější je NaCMC se stupněm substituce v rozmezí od 0,5 do 1,2. Vlastnosti NaCMC se stupněm substituce 0,2-0,3 se značně liší od vlastností NaCMC se stupněm substituce 0,7-0,8. První z nich je ve vodě s pH 7 rozpustná pouze částečně, zatímco druhá je rozpustná zcela. Opak platí za alkalických podmínek.
6. Stupeň polymerace a viskozita karboxymethylcelulózy
Stupeň polymerace: označuje délku celulózového řetězce, která určuje viskozitu. Čím delší je celulózový řetězec, tím vyšší je viskozita, a proto je viskozita roztoku NaCMC vyšší.
Viskozita: Roztok NaCMC je nenewtonovská kapalina a jeho zdánlivá viskozita klesá se zvyšující se smykovou silou. Po ukončení míchání se viskozita úměrně zvyšovala, dokud nezůstala stabilní. To znamená, že roztok je tixotropní.
7. Rozsah použití karboxymethylcelulózy
1. Stavební a keramický průmysl
(1) Architektonické nátěry: dobrá disperze, rovnoměrné rozložení nátěru; žádné vrstvení, dobrá stabilita; dobrý zahušťovací účinek, nastavitelná viskozita nátěru.
(2) Keramický průmysl: používá se jako pojivo pro zlepšení plasticity hrnčířské hlíny; trvanlivá glazura.
2. Prací, kosmetický, tabákový, textilní tiskařský a barvicí průmysl
(1) Praní: CMC se přidává do pracího prostředku, aby se zabránilo opětovnému usazování vypraných nečistot na tkanině.
(2) Kosmetika: zahušťování, dispergace, suspendování, stabilizace atd. Je prospěšné plně využít různé vlastnosti kosmetiky.
(3) Tabák: CMC se používá k lepení tabákových listů, což umožňuje efektivně využívat štěpky a snižovat množství surových tabákových listů.
(4) Textil: Jako apretační činidlo pro tkaniny může CMC snížit přeskakování příze a lámání konců na vysokorychlostních tkalcovských stavech.
(5) Tisk a barvení: Používá se v tiskařské pastě, která může zvýšit hydrofilní a penetrační schopnost barviv, zajistit rovnoměrné barvení a snížit barevné rozdíly.
3. Průmysl výroby cívek a svařovacích drátů proti komárům
(1) Proti komárům: CMC se používá v protikomárových cívkách ke zvýšení odolnosti proti komárům a ke snížení jejich pravděpodobnosti zlomení a přetržení.
(2) Elektroda: CMC se používá jako glazurovací činidlo, které zlepšuje spojení a tvarování keramického povlaku, zlepšuje jeho kartáčovací vlastnosti a také zlepšuje odolnost proti vyhoření při vysokých teplotách.
4. Průmysl zubních past
(1) CMC má dobrou kompatibilitu s různými surovinami v zubních pastách;
(2) Pasta je jemná, neodděluje vodu, neodlupuje se, nehoustne a má bohatou pěnu;
(3) Dobrá stabilita a vhodná konzistence, která může zubní pastě dodat dobrý tvar, retenci a obzvláště příjemnou chuť;
(4) Odolný vůči teplotním změnám, hydratační a fixující vůni.
(5) Drobné stříhání a odstraňování ocasů v konzervách.
5. Potravinářský průmysl
(1) Kyselé nápoje: Jako stabilizátor, například k zabránění srážení a stratifikaci bílkovin v jogurtu v důsledku agregace; lepší chuť po rozpuštění ve vodě; dobrá rovnoměrnost substituce.
(2) Zmrzlina: Směs vody, tuku, bílkovin atd. se musí smíchat do jednotné, dispergované a stabilní směsi, aby se zabránilo tvorbě ledových krystalů.
(3) Chléb a pečivo: CMC může regulovat viskozitu těsta, zlepšit zadržování vlhkosti a trvanlivost produktu.
(4) Instantní nudle: zvyšují houževnatost a odolnost nudlí při vaření; mají dobrou tvárnost v sušenkách a palačinkách a povrch dortu je hladký a nerozbíjí se snadno.
(5) Instantní pasta: jako žvýkací základ.
(6) CMC je fyziologicky inertní a nemá žádnou kalorickou hodnotu. Proto z ní lze vyrábět nízkokalorické potraviny.
6. Papírenský průmysl
CMC se používá k klížení papíru, díky čemuž má papír vysokou hustotu, dobrou odolnost proti průniku inkoustu, vysokou schopnost zachycovat vosk a hladkost. V procesu barvení papíru pomáhá kontrolovat rolovatelnost barevné pasty; může zlepšit lepivost mezi vlákny uvnitř papíru, čímž se zlepší pevnost a odolnost papíru proti ohýbání.
7. Ropný průmysl
CMC se používá při vrtání ropy a zemního plynu, hloubení vrtů a dalších projektech.
8. Ostatní
Lepidla na boty, klobouky, tužky atd., leštidla a barviva na kůži, stabilizátory do pěnových hasicích přístrojů atd.
Čas zveřejnění: 4. ledna 2023