תכונות ויישומים של קרבוקסימתיל תאית

1. מבוא קצר של קרבוקסימטיל תאית

שם באנגלית: קרבוקסיל מתיל תאית

קיצור: CMC

הנוסחה המולקולרית משתנה: [C6H7O2(OH)2CH2COONa]n

מראה: אבקה גרגירית סיבית לבנה או צהובה בהירה.

מסיסות במים: מסיסה בקלות במים, ויוצרת קולואיד צמיג שקוף, והתמיסה ניטרלית או מעט בסיסית.

מאפיינים: תרכובת מולקולרית גבוהה של קולואיד פעיל שטח, חסר ריח, חסר טעם ולא רעיל.

תאית טבעית נפוצה באופן נרחב בטבע והיא הפוליסכריד הנפוץ ביותר. אך בייצור, תאית קיימת בדרך כלל בצורה של נתרן קרבוקסימיתיל תאית, ולכן השם המלא צריך להיות נתרן קרבוקסימיתיל תאית, או CMC-Na. נמצאת בשימוש נרחב בתעשייה, בנייה, רפואה, מזון, טקסטיל, קרמיקה ותחומים אחרים.

2. טכנולוגיית קרבוקסימטיל תאית

טכנולוגיית השינוי של תאית כוללת: אתריפיקציה ואסטריפיקציה.

טרנספורמציה של קרבוקסימטיל תאית: תגובת קרבוקסימטילציה בטכנולוגיית אתריפיקציה, תאית עוברת קרבוקסימטילציה לקבלת קרבוקסימטיל תאית, המכונה CMC.

פונקציות של תמיסת קרבוקסימתיל תאית מימית: עיבוי, יצירת שכבה, קשירה, אגירת מים, הגנה מפני קולואידים, אמולסיה והשעיה.

3. תגובה כימית של קרבוקסימתיל תאית

תגובת אלקליזציה של תאית:

[C6H7O2(OH)3]n + nNaOH→[C6H7O2(OH)2ONa]n + nH2O

תגובת האתריפיקציה של חומצה מונוכלורואצטית לאחר תאית אלקלית:

[C6H7O2(OH)2ONa]n + nClCH2COONa → [C6H7O2(OH)2OCH2COONa]n + nNaC

לכן: הנוסחה הכימית ליצירת קרבוקסימתיל תאית היא: Cell-O-CH2-COONa NaCMC

נתרן קרבוקסימתיל תאית(NaCMC או CMC בקיצור) הוא אתר תאית מסיס במים שיכול לגרום לצמיגות של רוב ניסוחי התמיסות המימיות להשתנות בין כמה cP לכמה אלפי cP.

4. מאפייני מוצר של קרבוקסימתיל תאית

1. אחסון תמיסת CMC מימית: היא יציבה בטמפרטורה נמוכה או באור שמש, אך חומציות ובסיסיות התמיסה ישתנו עקב שינויי טמפרטורה. תחת השפעת קרניים אולטרה סגולות או מיקרואורגניזמים, צמיגות התמיסה תפחת או אף תיפגם. אם נדרש אחסון לטווח ארוך, יש להוסיף חומר משמר מתאים.

2. שיטת הכנה של תמיסת CMC מימית: יש להרטיב את החלקיקים באופן אחיד תחילה, מה שיכול להגדיל משמעותית את קצב ההמסה.

3. CMC הוא היגרוסקופי ויש להגן עליו מפני לחות במהלך האחסון.

4. מלחי מתכות כבדות כגון אבץ, נחושת, עופרת, אלומיניום, כסף, ברזל, בדיל וכרום עלולים לגרום לשקיעת CMC.

5. משקעים מתרחשים בתמיסה המימית מתחת ל-PH2.5, וניתן לשחזר אותם לאחר ניטרול על ידי הוספת אלקלי.

6. למרות שמלחים כמו סידן, מגנזיום ומלח שולחן אינם משפיעים על משקעים ב-CMC, הם יפחיתו את צמיגות התמיסה.

7. CMC תואם לדבקים, מרככים ושרפים אחרים מסיסים במים.

8. עקב עיבוד שונה, מראה ה-CMC יכול להיות אבקה דקה, גרגר גס או סיבי, שאין לו שום קשר לתכונות פיזיקליות וכימיות.

9. שיטת השימוש באבקת CMC היא פשוטה. ניתן להוסיף אותה ישירות ולהמיס אותה במים קרים או במים חמימים בטמפרטורה של 40-50 מעלות צלזיוס.

5. דרגת התמרה ומסיסות של קרבוקסימתיל תאית

דרגת ההחלפה מתייחסת למספר הממוצע של קבוצות נתרן קרבוקסימתיל המחוברות לכל יחידת תאית; הערך המקסימלי של דרגת ההחלפה הוא 3, אך השימושי ביותר מבחינה תעשייתית הוא NaCMC עם דרגת החלפה הנעה בין 0.5 ל-1.2. תכונותיו של NaCMC עם דרגת החלפה של 0.2-0.3 שונות למדי מאלה של NaCMC עם דרגת החלפה של 0.7-0.8. הראשון מסיס חלקית בלבד במים עם pH 7, אך השני מסיס לחלוטין. ההפך הוא הנכון בתנאים בסיסיים.

6. דרגת הפולימריזציה וצמיגות של קרבוקסימתיל תאית

דרגת פילמור: מתייחסת לאורך שרשרת התאית, אשר קובע את הצמיגות. ככל ששרשרת התאית ארוכה יותר, כך הצמיגות גדולה יותר, וכך גם תמיסת ה-NaCMC.

צמיגות: תמיסת NaCMC היא נוזל שאינו ניוטוני, וצמיגותה הנראית לעין יורדת כאשר כוח הגזירה עולה. לאחר הפסקת הערבוב, הצמיגות עלתה באופן פרופורציונלי עד שנשארה יציבה. כלומר, התמיסה היא תיקסוטרופית.

7. טווח יישום של קרבוקסימתיל תאית

1. תעשיית הבנייה והקרמיקה

(1) ציפויים אדריכליים: פיזור טוב, פיזור אחיד של הציפוי; ללא שכבות, יציבות טובה; אפקט עיבוי טוב, צמיגות ציפוי מתכווננת.

(2) תעשיית הקרמיקה: משמש כקלסר ריק לשיפור הפלסטיות של חרסית; זיגוג עמיד.

2. תעשיות כביסה, קוסמטיקה, טבק, דפוס וצביעה של טקסטיל

(1) כביסה: CMC מוסיפים לחומר הניקוי כדי למנוע מהלכלוך שנשטף להצטבר מחדש על הבד.

(2) קוסמטיקה: עיבוי, פיזור, השעיה, ייצוב וכו'. כדאי לתת משחק מלא לתכונות השונות של מוצרי קוסמטיקה.

(3) טבק: CMC משמש להדבקת יריעות טבק, שיכול להשתמש ביעילות בשבבים ולהפחית את כמות עלי הטבק הגולמיים.

(4) טקסטיל: כחומר גימור לבדים, CMC יכול להפחית דילוגי חוט ושבירת קצוות בנולים במהירות גבוהה.

(5) הדפסה וצביעה: הוא משמש במשחת הדפסה, שיכולה לשפר את יכולת ההידרופיליות והחדירה של צבעים, להפוך את הצביעה לאחידה ולהפחית את הפרשי הצבעים.

3. תעשיית סלילי ומוטות ריתוך של מוסקיטו

(1) סלילי יתושים: CMC משמש בסלילי יתושים כדי לשפר את קשיחותם של סלילי יתושים ולהפחית את הסיכוי שלהם להישבר ולהישבר.

(2) אלקטרודה: CMC משמש כחומר זיגוג כדי להפוך את הציפוי הקרמי לדבק ועיצוב טוב יותר, עם ביצועי הברשה טובים יותר, ויש לו גם ביצועי שחיקה בטמפרטורות גבוהות.

4. תעשיית משחות השיניים

(1) ל-CMC יש תאימות טובה עם חומרי גלם שונים במשחת שיניים;

(2) העיסה עדינה, אינה מפרידה מים, אינה מתקלפת, אינה מסמיכה ובעלת קצף עשיר;

(3) יציבות טובה ועקביות מתאימה, שיכולות להעניק למשחת השיניים צורה טובה, שמירה על טעם נעים במיוחד;

(4) עמיד בפני שינויי טמפרטורה, לחות וקיבוע ניחוח.

(5) גזירה קטנה ופסולת בפחיות.

5. תעשיית המזון

(1) משקאות חומציים: כמייצב, למשל, למניעת משקעים וריבוד של חלבונים ביוגורט עקב צבירה; טעם טוב יותר לאחר המסה במים; אחידות החלפה טובה.

(2) גלידה: יש ליצור תערובת אחידה, מפוזרת ויציבה של מים, שומן, חלבון וכו' כדי למנוע גבישי קרח.

(3) לחם ומאפה: CMC יכול לשלוט בצמיגות הבלילה, לשפר את שמירת הלחות ואת חיי המדף של המוצר.

(4) אטריות אינסטנט: מגבירות את הקשיחות ועמידות הבישול של האטריות; יש להן יכולת עיצוב טובה בביסקוויטים ובפנקייקים, ומשטח העוגה חלק ולא קל לשבירה.

(5) משחה מיידית: כבסיס למסטיק.

(6) CMC הוא אינרטי מבחינה פיזיולוגית ואין לו ערך קלורי. לכן ניתן לייצר מזונות דלי קלוריות.

6. תעשיית הנייר

CMC משמש למידת נייר, מה שהופך את הנייר לצפיפות גבוהה, עמידות טובה לחדירת דיו, איסוף שעווה גבוה וחלקות. בתהליך צביעת הנייר, הוא מסייע בשליטה על יכולת הגלגול של משחת הצבע; הוא יכול לשפר את מצב הדביקות בין הסיבים בתוך הנייר, ובכך לשפר את החוזק ואת עמידות הקיפול של הנייר.

7. תעשיית הנפט

CMC משמש בקידוחי נפט וגז, חפירת בארות ופרויקטים אחרים.

8. אחרים

דבקים לנעליים, כובעים, עפרונות וכו', לקים וצבעי עור, מייצבים למטפי כיבוי אש מקצף וכו'.