Карбоксиметил целулоза (ЦМЦ) је полимер растворљив у води добијен од целулозе, која је најзаступљенији органски полимер на Земљи. ЦМЦ се производи хемијском модификацијом целулозе, обично од дрвене пулпе или памука. Широко се користи у широком спектру апликација због својих јединствених својстава, укључујући способност формирања вискозних раствора и гелова, способност везивања воде и биоразградљивост.
Хемијска структура и производња
Хемијска структура ЦМЦ састоји се од целулозних окосница са карбоксиметил групама (-ЦХ2-ЦООХ) везаним за неке од хидроксилних група (-ОХ) на мономерима глукозе. Овај процес супституције укључује третирање целулозе хлоросирћетном киселином у алкалном медијуму, што доводи до стварања натријум карбоксиметил целулозе. Степен супституције (ДС) се односи на просечан број хидроксилних група по јединици глукозе које су замењене карбоксиметил групама, при чему је ДС од 0,4 до 1,4 уобичајен за већину примена.
Процес производње ЦМЦ-а укључује неколико корака:
Алкализација: Целулоза се третира јаком базом, типично натријум хидроксидом, да би се формирала алкална целулоза.
Етерификација: Алкална целулоза затим реагује са хлорсирћетном киселином, што резултира супституцијом хидроксилних група карбоксиметил групама.
Пречишћавање: Сирови ЦМЦ се испере и пречисти да би се уклонили нуспроизводи и вишак реагенса.
Сушење и млевење: Пречишћени ЦМЦ се суши и меље да би се добила жељена величина честица.
Својства
ЦМЦ је познат по својим изузетним својствима, што га чини корисним у различитим индустријама:
Растворљивост у води: ЦМЦ се лако раствара у води, формирајући бистре, вискозне растворе.
Модулација вискозитета: Вискозност ЦМЦ раствора се може подесити променом концентрације и молекулске тежине, што га чини корисним за згушњавање и стабилизацију.
Формирање филма: Може да формира јаке, флексибилне филмове када се осуши из раствора.
Својства лепка: ЦМЦ показује добре карактеристике лепка, које су корисне у применама као што су лепкови и премази.
Биоразградивост: Пошто је изведен из природне целулозе, ЦМЦ је биоразградив, што га чини еколошки прихватљивим.
Прехрамбена индустрија
ЦМЦ се широко користи као адитив за храну (Е466) због своје способности да модификује вискозитет и стабилизује емулзије у различитим прехрамбеним производима. Делује као згушњивач, стабилизатор и емулгатор у производима као што су сладолед, млечни производи, пекарски производи и преливи за салату. На пример, у сладоледу, ЦМЦ помаже у спречавању стварања кристала леда, што резултира глаткијом текстуром.
Фармацеутика и козметика
У фармацеутској индустрији, ЦМЦ се користи као везиво у таблетама, дезинтегрант и појачивач вискозитета у суспензијама и емулзијама. Такође делује као стабилизатор у лосионима, кремама и геловима у козметичкој индустрији. Његова нетоксична и неиритирајућа природа чини га погодним за употребу у овим производима.
Папир и текстил
ЦМЦ се користи у индустрији папира као средство за димензионисање за побољшање чврстоће и могућности штампања папира. У текстилу се користи као средство за згушњавање у процесима бојења и као компонента у пастама за штампање текстила, побољшавајући уједначеност и квалитет отисака.
Детерџенти и средства за чишћење
У детерџентима, ЦМЦ служи као средство за суспендовање прљавштине, спречавајући да се прљавштина поново таложи на тканинама током прања. Такође побољшава перформансе течних детерџената повећавајући њихов вискозитет и стабилност.
Бушење нафте и рударство
ЦМЦ се користи у течностима за бушење нафте за контролу вискозитета и као модификатор реологије за одржавање стабилности исплаке за бушење, спречавајући урушавање бушотина и олакшавајући уклањање отсека. У рударству се користи као средство за флотацију и флокулант.
Грађевинарство и керамика
У грађевинској индустрији, ЦМЦ се користи у формулацијама цемента и малтера за побољшање задржавања воде и обрадивости. У керамици делује као везиво и пластификатор у керамичким пастама, побољшавајући њихова својства обликовања и сушења.
Разматрања животне средине и безбедности
ЦМЦ се генерално сматра сигурним (ГРАС) од стране регулаторних органа као што је ФДА. Није токсичан, неалерген и биоразградив, што га чини еколошки прихватљивим. Међутим, производни процес укључује хемикалије са којима се мора пажљиво руковати како би се спречила контаминација животне средине. Правилно одлагање и третман отпадних производа су од суштинског значаја за минимизирање утицаја на животну средину.
Иновације и будући правци
Недавна достигнућа у области ЦМЦ-а укључују развој модификованог ЦМЦ-а са побољшаним својствима за специфичне примене. На пример, ЦМЦ са прилагођеном молекулском тежином и степеном супституције може понудити побољшане перформансе у системима за испоруку лекова или као материјали за паковање на бази биологије. Поред тога, текућа истраживања истражују употребу ЦМЦ-а у новим областима као што су инжењеринг ткива и биоштампање, где би његова биокомпатибилност и способности формирања гела могле бити веома корисне.
Карбоксиметил целулоза је свестран и вредан материјал са широким спектром примене у различитим индустријама. Његова јединствена својства, укључујући растворљивост у води, модулацију вискозитета и биоразградљивост, чине га есенцијалним састојком многих производа. Са сталним напретком у својој производњи и модификацији, ЦМЦ је спреман да игра све важнију улогу како у традиционалним тако иу новим областима, доприносећи технолошком напретку и напорима за одрживост.
Време поста: 06.06.2024