카르복시메틸 셀룰로오스(CMC)는 셀룰로오스를 카르복시메틸화하여 얻은 물질입니다. CMC 수용액은 점증, 필름 형성, 접착, 수분 보유, 콜로이드 보호, 유화 및 현탁 기능을 가지며 석유, 식품, 의약품, 섬유 및 제지 산업 등에서 널리 사용되는 가장 중요한 셀룰로오스 에테르 중 하나입니다. 천연 셀룰로오스는 자연계에서 가장 널리 분포하고 가장 풍부한 다당류이며, 그 공급원 또한 매우 풍부합니다. 현재 셀룰로오스 개질 기술은 주로 에테르화 및 에스테르화에 집중되어 있으며, 카르복시메틸화는 에테르화 기술의 한 종류입니다.
물리적 특성
카르복시메틸셀룰로오스나트륨(CMC)은 음이온성 셀룰로오스 에테르로, 흰색 또는 옅은 노란색의 응집성 섬유 분말 또는 흰색 분말 형태를 띠며, 무취, 무미, 무독성이다. 찬물이나 뜨거운 물에 쉽게 용해되어 일정한 점도를 가진 투명한 용액을 형성한다. 이 용액은 중성 또는 약알칼리성이며, 에탄올, 에테르, 이소프로판올, 아세톤 등의 유기 용매에는 녹지 않고, 60% 수용액(에탄올 또는 아세톤 함유)에는 용해된다. 흡습성이 있으며, 빛과 열에 안정하고, 온도가 증가함에 따라 점도가 감소한다. 용액은 pH 2~10 범위에서 안정하며, pH가 2 미만일 때는 고체 침전이 발생하고, pH가 10 이상일 때는 점도가 감소한다. 변색 온도는 227℃, 탄화 온도는 252℃이며, 2% 수용액의 표면 장력은 71mN/n이다.
화학적 성질
카르복시메틸기는 셀룰로오스를 수산화나트륨으로 처리하여 알칼리 셀룰로오스를 형성한 후, 모노클로로아세트산과 반응시켜 제조하는 카르복시메틸 유도체입니다. 셀룰로오스를 구성하는 포도당 단위에는 치환 가능한 3개의 하이드록실기가 있으므로, 다양한 치환도를 가진 생성물을 얻을 수 있습니다. 평균적으로 건조 중량 1g당 1mmol의 카르복시메틸기가 도입되며, 이는 물과 묽은 산에는 불용성이지만 팽윤되어 이온 교환 크로마토그래피에 사용할 수 있습니다. 카르복시메틸기의 pKa는 순수한 물에서 약 4이고, 0.5mol/L NaCl 용액에서는 약 3.5입니다. 이는 약산성 양이온 교환체이며, 일반적으로 pH > 4에서 중성 및 염기성 단백질 분리에 사용됩니다. 하이드록실기의 40% 이상이 카르복시메틸기로 치환되어 물에 용해되어 안정적인 고점도 콜로이드 용액을 형성할 수 있습니다.
주된 목적
카르복시메틸셀룰로오스(CMC)는 무독성, 무취의 백색 응집성 분말로 안정적인 성능을 보이며 물에 쉽게 용해됩니다. CMC 수용액은 중성 또는 알칼리성 투명 점성 액체이며, 다른 수용성 접착제 및 수지에는 용해되지만 에탄올과 같은 유기 용매에는 용해되지 않습니다. CMC는 접착제, 증점제, 현탁제, 유화제, 분산제, 안정제, 사이징제 등으로 사용될 수 있습니다.
카르복시메틸셀룰로오스나트륨(CMC)은 셀룰로오스 에테르 중에서 생산량이 가장 많고, 가장 널리 사용되며, 사용이 가장 편리한 제품으로, 흔히 "산업용 글루탐산나트륨"으로 알려져 있습니다.
1. 석유 및 천연가스 시추, 우물 굴착 및 기타 프로젝트에 사용됩니다.
① CMC를 함유한 진흙은 우물 벽에 투수성이 낮은 얇고 단단한 필터 케이크를 형성하여 수분 손실을 줄일 수 있습니다.
② 시추액에 CMC를 첨가하면 시추 장비의 초기 전단력이 낮아져 시추액 내에 갇힌 가스가 쉽게 방출되고, 동시에 잔해물이 시추액 저장소로 빠르게 배출됩니다.
③ 다른 현탁 분산액과 마찬가지로 시추 진흙도 일정 기간 동안 존재하며, CMC를 첨가하면 안정화되고 존재 기간이 연장됩니다.
④ CMC를 함유한 진흙은 곰팡이의 영향을 거의 받지 않으므로 높은 pH 값을 유지하거나 방부제를 사용할 필요가 없습니다.
⑤ 시추 진흙 세척액 처리제로 CMC를 함유하고 있어 다양한 용해성 염류의 오염을 방지할 수 있습니다.
⑥ CMC를 함유한 진흙은 안정성이 뛰어나며, 온도가 150℃ 이상일 때도 수분 손실을 줄일 수 있습니다.
점도가 높고 치환도가 높은 CMC는 저밀도 이수에 적합하고, 점도가 낮고 치환도가 높은 CMC는 고밀도 이수에 적합합니다. CMC의 선택은 이수 종류, 지역, 유정 깊이 등 다양한 조건에 따라 결정되어야 합니다.
2. 섬유, 인쇄 및 염색 산업에 사용됩니다. 섬유 산업에서는 CMC를 면, 실크, 양모, 화학 섬유, 혼방 및 기타 강한 소재의 경량사 사이징제로 사용합니다.
3. 제지 산업에서의 활용 CMC는 제지 산업에서 종이 표면 평활제 및 사이징제로 사용될 수 있습니다. 펄프에 0.1%~0.3%의 CMC를 첨가하면 종이의 인장 강도가 40%~50% 향상되고, 압축 파괴 강도가 50% 증가하며, 반죽성이 4~5배 향상됩니다.
4. CMC는 합성 세제에 첨가하여 오염물질 흡착제로 사용할 수 있으며, 치약 산업에서는 CMC 글리세린 수용액을 치약의 껌 베이스로 사용하고, 제약 산업에서는 증점제 및 유화제로 사용하며, CMC 수용액은 광물 부유 처리 등의 공정에서 증점제로 사용됩니다.
5. 도자기 산업에서는 접착제, 가소제, 유약 현탁제, 색상 고정제 등으로 사용될 수 있습니다.
6. 건축물에서 수분 보유력과 강도를 향상시키기 위해 사용됩니다.
7. 식품 산업에서 사용됩니다. 식품 산업에서는 치환도가 높은 CMC를 아이스크림, 통조림 식품, 즉석면 등의 증점제 및 맥주의 거품 안정제 등으로 사용합니다. 증점제, 결합제 또는 부형제로 사용됩니다.
8. 제약 산업에서는 정제 결합제, 붕해제 및 현탁액용 현탁제로 적절한 점도를 가진 CMC를 선택합니다.
게시 시간: 2022년 11월 3일