Was ist Carboxymethylcellulose?

Carboxymethylcellulose (CMC) entsteht durch Carboxymethylierung von Cellulose. Ihre wässrige Lösung dient der Verdickung, Filmbildung, Bindung, Wasserrückhaltung, dem Kolloidschutz, der Emulgierung und Suspension und findet breite Anwendung in der Erdöl-, Lebensmittel-, Medizin-, Textil- und Papierindustrie. Sie zählt zu den wichtigsten Celluloseethern. Natürliche Cellulose ist das am weitesten verbreitete und am häufigsten vorkommende Polysaccharid in der Natur und verfügt über sehr reiche Quellen. Die gängigen Modifizierungsverfahren für Cellulose konzentrieren sich hauptsächlich auf die Veretherung und Veresterung. Die Carboxymethylierung ist ein Veretherungsverfahren.

physikalische Eigenschaften

Natriumcarboxymethylcellulose (CMC) ist ein anionischer Celluloseether, der als weißes oder leicht gelbliches, flockiges Faserpulver oder weißes Pulver vorliegt. Er ist geruchlos, geschmacklos und ungiftig. CMC ist leicht in kaltem und heißem Wasser löslich und bildet eine klare Lösung mit bestimmter Viskosität. Die Lösung ist neutral bis leicht alkalisch und unlöslich in Ethanol, Ether, Isopropanol, Aceton und anderen organischen Lösungsmitteln. Sie ist jedoch in 60%iger wässriger Ethanol- oder Acetonlösung löslich. CMC ist hygroskopisch, licht- und wärmebeständig. Die Viskosität nimmt mit steigender Temperatur ab. Die Lösung ist im pH-Bereich von 2 bis 10 stabil. Unterhalb von pH 2 fällt ein Feststoff aus, oberhalb von pH 10 nimmt die Viskosität ab. Die Entfärbungstemperatur liegt bei 227 °C, die Karbonisierungstemperatur bei 252 °C. Die Oberflächenspannung einer 2%igen wässrigen Lösung beträgt 71 mN/n.

chemische Eigenschaften

Es wird aus Cellulosederivaten mit Carboxymethylsubstituenten hergestellt, indem Cellulose mit Natriumhydroxid zu Alkalicellulose umgesetzt und anschließend mit Monochloressigsäure versetzt wird. Die Glucoseeinheit der Cellulose besitzt drei substituierbare Hydroxylgruppen, wodurch Produkte mit unterschiedlichen Substitutionsgraden erhalten werden können. Im Durchschnitt wird 1 mmol Carboxymethyl pro Gramm Trockengewicht eingeführt. Das Derivat ist in Wasser und verdünnter Säure unlöslich, kann aber gequollen werden und eignet sich für die Ionenaustauschchromatographie. Der pKa-Wert von Carboxymethyl liegt in reinem Wasser bei etwa 4 und in 0,5 mol/L NaCl bei etwa 3,5. Es handelt sich um einen schwach sauren Kationenaustauscher, der üblicherweise zur Trennung von neutralen und basischen Proteinen bei pH > 4 eingesetzt wird. Mehr als 40 % der Hydroxylgruppen sind durch Carboxymethylgruppen ersetzt, wodurch sich in Wasser eine stabile, hochviskose kolloidale Lösung bildet.

Der Hauptzweck

Carboxymethylcellulose (CMC) ist ein ungiftiges und geruchloses, weißes, flockiges Pulver mit stabilen Eigenschaften und guter Wasserlöslichkeit. Ihre wässrige Lösung ist eine neutrale bis alkalische, transparente, viskose Flüssigkeit, die in anderen wasserlöslichen Klebstoffen und Harzen löslich, in organischen Lösungsmitteln wie Ethanol jedoch unlöslich ist. CMC kann als Klebstoff, Verdickungsmittel, Suspendiermittel, Emulgator, Dispergiermittel, Stabilisator, Schlichtemittel usw. eingesetzt werden.

Natriumcarboxymethylcellulose (CMC) ist das Produkt mit der größten Produktionsmenge, das am weitesten verbreitete und am einfachsten zu verwendende unter den Celluloseethern, allgemein bekannt als „industrielles Mononatriumglutamat“.

1. Es wird für Öl- und Erdgasbohrungen, Brunnenbau und andere Projekte verwendet.

① Der CMC-haltige Schlamm kann dazu führen, dass sich an der Brunnenwand ein dünner und fester Filterkuchen mit geringer Durchlässigkeit bildet, wodurch der Wasserverlust reduziert wird.

② Nach Zugabe von CMC zum Bohrschlamm kann die Bohranlage eine niedrige Anfangsscherkraft erzielen, sodass der Bohrschlamm das darin eingeschlossene Gas leicht freisetzen kann und gleichzeitig der Bohrschlamm schnell in der Schlammgrube entsorgt wird.

③ Bohrschlamm hat, wie andere Suspensionen auch, eine begrenzte Lebensdauer. Durch die Zugabe von CMC kann er stabilisiert und seine Lebensdauer verlängert werden.

④ Schlamm mit CMC ist selten von Schimmel befallen, daher ist es nicht notwendig, einen hohen pH-Wert aufrechtzuerhalten und Konservierungsmittel zu verwenden.

⑤ Enthält CMC als Behandlungsmittel für die Spülflüssigkeit des Bohrschlamms, das der Verunreinigung durch verschiedene lösliche Salze widerstehen kann.

⑥ Der CMC-haltige Schlamm weist eine gute Stabilität auf und kann den Wasserverlust auch bei Temperaturen über 150℃ reduzieren.

CMC mit hoher Viskosität und hohem Substitutionsgrad eignet sich für Bohrspülungen mit geringer Dichte, während CMC mit niedriger Viskosität und hohem Substitutionsgrad für Bohrspülungen mit hoher Dichte geeignet ist. Die Auswahl des CMC sollte anhand verschiedener Faktoren wie Bohrspülungstyp, Region und Bohrlochtiefe erfolgen.

2. Verwendung in der Textil-, Druck- und Färbeindustrie. Die Textilindustrie verwendet CMC als Schlichtemittel für leichte Garne aus Baumwolle, Seide, Wolle, Chemiefasern, Mischgeweben und anderen starken Materialien;

3. Verwendung in der Papierindustrie: CMC kann in der Papierindustrie als Oberflächenglättungsmittel und Leimungsmittel eingesetzt werden. Die Zugabe von 0,1 % bis 0,3 % CMC zum Zellstoff kann die Zugfestigkeit des Papiers um 40 % bis 50 % erhöhen, die Druckfestigkeit um 50 % steigern und die Knetbarkeit um das Vier- bis Fünffache verbessern.

4. CMC kann als Schmutzadsorptionsmittel bei der Zugabe zu synthetischen Waschmitteln verwendet werden; in der Zahnpastaindustrie wird eine wässrige CMC-Glycerinlösung als Kaumasse für Zahnpasta verwendet; in der pharmazeutischen Industrie wird es als Verdickungsmittel und Emulgator eingesetzt; wässrige CMC-Lösung wird eingedickt und für die Mineralaufbereitung verwendet usw.

5. In der Keramikindustrie kann es als Klebstoff, Weichmacher, Suspendiermittel für Glasuren, Farbfixiermittel usw. verwendet werden.

6. Wird im Bauwesen zur Verbesserung der Wasserspeicherung und Festigkeit verwendet.

7. Es findet Verwendung in der Lebensmittelindustrie. Dort wird CMC in hohem Maße als Verdickungsmittel für Eiscreme, Konserven, Instantnudeln und als Schaumstabilisator für Bier usw. eingesetzt. Es dient als Verdickungsmittel, Bindemittel oder Hilfsstoff.

8. Die pharmazeutische Industrie wählt CMC mit geeigneter Viskosität als Tablettenbindemittel, Sprengmittel und Suspendiermittel für Suspensionen aus.