カルボキシメチルセルロース（CMC）は、セルロースのカルボキシメチル化によって得られます。その水溶液は、増粘、皮膜形成、結合、保水性、コロイド保護、乳化、懸濁の機能を有し、石油、食品、医薬品、繊維、製紙産業などで広く使用されており、最も重要なセルロースエーテルの1つです。天然セルロースは、自然界で最も広く分布し、最も豊富な多糖類であり、その供給源は非常に豊富です。現在のセルロースの改質技術は、主にエーテル化とエステル化に焦点を当てています。カルボキシメチル化は、エーテル化技術の一種です。
物理的特性
カルボキシメチルセルロースナトリウム（CMC）は、陰イオン性セルロースエーテルで、白色またはわずかに黄色の綿状繊維粉末または白色粉末の外観を持ち、無臭、無味、無毒です。冷水または温水に容易に溶解し、一定の粘度の透明な溶液を形成します。溶液は中性または弱アルカリ性で、エタノール、エーテル、イソプロパノール、アセトンなどの有機溶媒には不溶ですが、60%水を含むエタノールまたはアセトン溶液には溶解します。吸湿性があり、光と熱に対して安定で、粘度は温度の上昇とともに低下します。溶液はpH 2～10で安定で、pHが2未満では固体が沈殿し、pHが10を超えると粘度が低下します。変色温度は227℃、炭化温度は252℃で、2%水溶液の表面張力は71m/nです。
化学的性質
カルボキシメチル置換基を有するセルロース誘導体から調製され、セルロースを水酸化ナトリウムで処理してアルカリセルロースを形成し、その後モノクロロ酢酸と反応させる。セルロースを構成するグルコース単位には置換可能な3つのヒドロキシル基があり、置換度の異なる製品が得られる。平均して乾燥重量1gあたり1mmolのカルボキシメチルが導入され、水や希酸には不溶であるが、膨潤してイオン交換クロマトグラフィーに使用できる。カルボキシメチルのpKaは純水中では約4、0.5mol/L NaCl中では約3.5である。弱酸性陽イオン交換体であり、通常pH>4で中性および塩基性タンパク質の分離に使用される。ヒドロキシル基の40%以上がカルボキシメチル基に置換されており、水に溶解して安定な高粘度コロイド溶液を形成できる。
主な目的
カルボキシメチルセルロース（CMC）は、無毒無臭の白色の凝集性粉末で、安定した性能を持ち、水に溶けやすい性質があります。水溶液は中性またはアルカリ性の透明な粘性液体で、他の水溶性接着剤や樹脂には溶解しますが、エタノールなどの有機溶媒には不溶です。CMCは、接着剤、増粘剤、懸濁剤、乳化剤、分散剤、安定剤、サイズ剤などとして使用できます。
カルボキシメチルセルロースナトリウム（CMC）は、セルロースエーテルの中で最も生産量が多く、最も広く使用され、最も使いやすい製品であり、一般に「工業用グルタミン酸ナトリウム」として知られています。
1. 石油・天然ガス掘削、井戸掘削、その他のプロジェクトに使用されます。
① CMCを含む泥は、井戸壁に薄くて丈夫な低浸透性の濾過ケーキを形成させ、水の損失を低減します。
②泥水にCMCを添加すると、掘削装置の初期せん断力が低くなり、泥水に閉じ込められたガスが容易に放出され、同時に、泥水ピット内の破片が迅速に排出されます。
③掘削泥水は、他の懸濁分散液と同様に、一定の存在期間があり、CMCを添加することで安定性を高め、存在期間を延長することができる。
④ CMCを含む泥はカビの影響を受けにくいため、高いpH値を維持したり、防腐剤を使用したりする必要はありません。
⑤ 掘削泥水洗浄液処理剤としてCMCを含み、様々な可溶性塩類による汚染に耐性があります。
⑥ CMCを含む泥は安定性が高く、温度が150℃を超えても水分損失を抑えることができる。
高粘度かつ高置換度のCMCは低密度泥水に適しており、低粘度かつ高置換度のCMCは高密度泥水に適している。CMCの選定は、泥水の種類、地域、坑井深度などの様々な条件に応じて決定する必要がある。
2. 繊維、印刷、染色業界で使用される。繊維業界では、綿、絹、羊毛、化学繊維、混紡、その他の丈夫な素材の軽量糸のサイジング剤としてCMCが使用される。
3. 製紙業界での使用 CMCは製紙業界において、紙の表面平滑化剤およびサイズ剤として使用できます。パルプに0.1%～0.3%のCMCを添加すると、紙の引張強度が40%～50%向上し、圧縮破断強度が50%増加し、混練性が4～5倍向上します。
4. CMCは合成洗剤に添加すると汚れ吸着剤として使用できます。歯磨き粉業界などの日用化学品では、CMCグリセリン水溶液が歯磨き粉のガムベースとして使用されます。製薬業界では増粘剤および乳化剤として使用されます。CMC水溶液は増粘され、浮遊鉱物処理などに使用されます。
5. 陶磁器産業では、接着剤、可塑剤、釉薬の懸濁剤、着色定着剤などとして使用できます。
6. 建築において保水性と強度を向上させるために使用される。
7. 食品業界で使用されています。食品業界では、置換度の高いCMCをアイスクリーム、缶詰、インスタント麺の増粘剤、ビールの泡安定剤などとして、増粘剤、結合剤、賦形剤として使用しています。
8. 製薬業界は、錠剤の結合剤、崩壊剤、懸濁液の懸濁剤として、適切な粘度のCMCを選択する。
投稿日時：2022年11月3日