1. Krótkie wprowadzenie do karboksymetylocelulozy
Nazwa angielska: Karboksymetyloceluloza
Skrót: CMC
Wzór sumaryczny jest zmienny: [C6H7O2(OH)2CH2COONa]n
Wygląd: biały lub jasnożółty, włóknisty, ziarnisty proszek.
Rozpuszczalność w wodzie: łatwo rozpuszcza się w wodzie, tworząc przezroczysty, lepki koloid, a roztwór ma odczyn obojętny lub lekko zasadowy.
Cechy: Wielkocząsteczkowy związek powierzchniowo czynny koloid, bezwonny, bezsmakowy i nietoksyczny.
Naturalna celuloza jest szeroko rozpowszechniona w przyrodzie i jest najpowszechniej występującym polisacharydem. Jednak w produkcji celuloza występuje zazwyczaj w postaci karboksymetylocelulozy sodowej, dlatego jej pełna nazwa to karboksymetyloceluloza sodowa, czyli CMC-Na. Celuloza jest szeroko stosowana w przemyśle, budownictwie, medycynie, przemyśle spożywczym, tekstylnym, ceramicznym i innych dziedzinach.
2. Technologia karboksymetylocelulozy
Technologia modyfikacji celulozy obejmuje: eteryfikację i estryfikację.
Przemiana karboksymetylocelulozy: reakcja karboksymetylacji w technologii eteryfikacji, celuloza jest karboksymetylowana w celu uzyskania karboksymetylocelulozy, zwanej CMC.
Funkcje wodnego roztworu karboksymetylocelulozy: zagęszczanie, tworzenie filmu, wiązanie, zatrzymywanie wody, ochrona koloidów, emulgowanie i tworzenie zawiesiny.
3. Reakcja chemiczna karboksymetylocelulozy
Reakcja alkalizacji celulozy:
[C6H7O2(OH)3]n + nNaOH→[C6H7O2(OH)2ONa]n + nH2O
Reakcja eteryfikacji kwasu monochlorooctowego po alkalicelulozie:
[C6H7O2(OH)2ONa]n + nClCH2COONa →[C6H7O2(OH)2OCH2COONa]n + nNaC
Dlatego: wzór chemiczny karboksymetylocelulozy to: Cell-O-CH2-COONa · NaCMC
Karboksymetyloceluloza sodowa(NaCMC lub w skrócie CMC) to rozpuszczalny w wodzie eter celulozy, który może sprawić, że lepkość najczęściej stosowanych roztworów wodnych będzie się wahać od kilku cP do kilku tysięcy cP.
4. Charakterystyka produktu karboksymetylocelulozy
1. Przechowywanie wodnego roztworu CMC: Jest on stabilny w niskich temperaturach i pod wpływem światła słonecznego, ale kwasowość i zasadowość roztworu ulegają zmianie pod wpływem zmian temperatury. Pod wpływem promieniowania ultrafioletowego lub mikroorganizmów lepkość roztworu spada, a nawet ulega uszkodzeniu. W przypadku konieczności długotrwałego przechowywania należy dodać odpowiedni środek konserwujący.
2. Metoda przygotowania wodnego roztworu CMC: najpierw należy równomiernie zwilżyć cząstki, co znacznie zwiększy szybkość rozpuszczania.
3. CMC jest higroskopijny i podczas przechowywania należy go chronić przed wilgocią.
4. Sole metali ciężkich, takich jak cynk, miedź, ołów, aluminium, srebro, żelazo, cyna i chrom, mogą powodować wytrącanie się CMC.
5. Opad następuje w roztworze wodnym o pH poniżej 2,5; można go odzyskać po neutralizacji przez dodanie zasady.
6. Chociaż sole takie jak wapń, magnez i sól kuchenna nie powodują wytrącania się CMC, to jednak zmniejszają lepkość roztworu.
7. CMC jest kompatybilny z innymi klejami rozpuszczalnymi w wodzie, zmiękczaczami i żywicami.
8. Ze względu na różny sposób przetwarzania, CMC może mieć postać drobnego proszku, grubego ziarna lub włókna, co nie ma nic wspólnego z jego właściwościami fizycznymi i chemicznymi.
9. Sposób użycia proszku CMC jest prosty. Można go dodać bezpośrednio do zimnej lub ciepłej wody o temperaturze 40-50°C i rozpuścić.
5. Stopień podstawienia i rozpuszczalność karboksymetylocelulozy
Stopień podstawienia odnosi się do średniej liczby grup karboksymetylowych sodu przyłączonych do każdej jednostki celulozy; maksymalna wartość stopnia podstawienia wynosi 3, ale najbardziej użytecznym w przemyśle jest NaCMC o stopniu podstawienia od 0,5 do 1,2. Właściwości NaCMC o stopniu podstawienia 0,2-0,3 znacznie różnią się od właściwości NaCMC o stopniu podstawienia 0,7-0,8. Pierwszy z nich jest tylko częściowo rozpuszczalny w wodzie o pH 7, drugi natomiast jest całkowicie rozpuszczalny. W środowisku alkalicznym sytuacja jest odwrotna.
6. Stopień polimeryzacji i lepkość karboksymetylocelulozy
Stopień polimeryzacji: odnosi się do długości łańcucha celulozy, która determinuje lepkość. Im dłuższy łańcuch celulozy, tym większa lepkość, a tym samym lepkość roztworu NaCMC.
Lepkość: Roztwór NaCMC jest cieczą nienewtonowską, a jego lepkość pozorna maleje wraz ze wzrostem siły ścinającej. Po zakończeniu mieszania lepkość wzrastała proporcjonalnie, aż do momentu, gdy stała się stabilna. Oznacza to, że roztwór jest tiksotropowy.
7. Zakres zastosowania karboksymetylocelulozy
1. Przemysł budowlany i ceramiczny
(1) Powłoki architektoniczne: dobra dyspersja, równomierne rozprowadzenie powłoki, brak rozwarstwienia, dobra stabilność, dobry efekt zagęszczania, regulowana lepkość powłoki.
(2) Przemysł ceramiczny: stosowany jako spoiwo poprawiające plastyczność gliny garncarskiej; trwałe szkliwo.
2. Przemysł pralniczy, kosmetyczny, tytoniowy, drukarski i farbiarski tekstyliów
(1) Pranie: CMC dodaje się do detergentu, aby zapobiec ponownemu osadzaniu się na tkaninie brudu powstałego podczas prania.
(2) Kosmetyki: zagęszczające, dyspergujące, zawieszające, stabilizujące itp. Warto w pełni wykorzystać różnorodne właściwości kosmetyków.
(3) Tytoń: CMC jest stosowany do łączenia arkuszy tytoniu, co pozwala na efektywne wykorzystanie wiórów i redukcję ilości surowych liści tytoniu.
(4) Tekstylia: Jako środek wykańczający tkaniny, CMC może zmniejszyć przeskakiwanie przędzy i pękanie końcówek na krosnach szybkobieżnych.
(5) Drukowanie i barwienie: Stosuje się je w pastach drukarskich, które mogą zwiększyć hydrofilowość i zdolność penetracji barwników, ujednolicić barwienie i zmniejszyć różnice w kolorach.
3. Przemysł cewek przeciw komarom i prętów spawalniczych
(1) Spirale przeciw komarom: CMC jest stosowany w spiralach przeciw komarom w celu zwiększenia wytrzymałości spiral i zmniejszenia ryzyka ich pęknięcia lub rozbicia.
(2) Elektroda: CMC jest stosowany jako środek szkliwa, który poprawia przyczepność i kształt powłoki ceramicznej, zapewnia lepsze właściwości szczotkowania, a także odporność na wypalanie w wysokich temperaturach.
4. Przemysł pasty do zębów
(1) CMC wykazuje dobrą kompatybilność z różnymi surowcami w paście do zębów;
(2) Pasta jest delikatna, nie rozdziela wody, nie rozwarstwia się, nie gęstnieje i wytwarza obfitą pianę;
(3) Dobra stabilność i odpowiednia konsystencja, dzięki którym pasta do zębów będzie miała dobry kształt, dobrą retencję i wyjątkowo przyjemny smak;
(4) Odporne na zmiany temperatury, nawilżające i utrwalające zapach.
(5) Małe strzyżenie i usuwanie ogonów w puszkach.
5. Przemysł spożywczy
(1) Napoje kwaśne: Jako stabilizator, na przykład w celu zapobiegania wytrącaniu się i rozwarstwianiu białek w jogurcie z powodu agregacji; lepszy smak po rozpuszczeniu w wodzie; dobra jednorodność substytucji.
(2) Lody: Spraw, aby woda, tłuszcz, białko itp. utworzyły jednolitą, rozproszoną i stabilną mieszaninę, aby zapobiec tworzeniu się kryształków lodu.
(3) Chleb i ciasto: CMC może kontrolować lepkość ciasta, zwiększać retencję wilgoci i wydłużać okres przydatności produktu do spożycia.
(4) Makaron instant: zwiększa wytrzymałość i odporność makaronu na gotowanie; dobrze nadaje się do formowania w ciasteczkach i naleśnikach, a powierzchnia ciasta jest gładka i niełatwa do złamania.
(5) Pasta instant: jako baza gumy.
(6) CMC jest fizjologicznie obojętny i nie ma wartości kalorycznej. Dlatego można z niego produkować żywność niskokaloryczną.
6. Przemysł papierniczy
CMC jest stosowany do zaklejania papieru, co zapewnia mu wysoką gęstość, dobrą odporność na przenikanie farby, wysoką zdolność do zbierania wosku i gładkość. W procesie barwienia papieru pomaga kontrolować podatność pasty barwiącej na wałkowanie; może poprawić lepkość między włóknami wewnątrz papieru, zwiększając w ten sposób jego wytrzymałość i odporność na zginanie.
7. Przemysł naftowy
CMC stosuje się przy wierceniu ropy naftowej i gazu, kopaniu studni i innych projektach.
8. Inni
Kleje do butów, czapek, ołówków itp., pasty i barwniki do skóry, stabilizatory do gaśnic pianowych itp.
Czas publikacji: 04-01-2023