ما هو CMC في الصناعة الكيميائية؟

في الصناعة الكيميائية، يشار أيضًا إلى CMC (كاربوكسيميثيل السليلوز الصوديوم) باسم CMC. CMC هو أحد مشتقات السليلوز المهمة التي يتم الحصول عليها عن طريق تعديل السليلوز الطبيعي كيميائيا. على وجه التحديد، التركيب الجزيئي لـ CMC هو أن مجموعات كربوكسي ميثيل يتم إدخالها في جزيء السليلوز، مما يمنحه العديد من الخصائص الفيزيائية والكيميائية الجديدة، لذلك يستخدم على نطاق واسع في الصناعات الكيميائية والغذائية والأدوية وغيرها من الصناعات.

1. التركيب الكيميائي وخصائص CMC
CMC هو مركب إيثر السليلوز يتم الحصول عليه من تفاعل السليلوز وحمض الكلوروسيتيك، ووحدته الهيكلية الأساسية هي حلقة β-1,4-جلوكوز. على عكس السليلوز الطبيعي، يتم إدخال مجموعات كربوكسي ميثيل في التركيب الجزيئي لـ CMC، مما يمكنها من تكوين محلول غرواني لزج في الماء. يمكن تعديل الوزن الجزيئي لـ CMC وفقًا لدرجة التفاعل، وتظهر CMC ذات الأوزان الجزيئية المختلفة قابلية ذوبان ولزوجة مختلفة في التطبيق. تتأثر قابلية ذوبان ولزوجة CMC بدرجة الاستبدال (أي عدد البدائل على جزيء السليلوز). عادة ما يكون لدى CMC بدرجة عالية من الاستبدال قابلية ذوبان في الماء ولزوجة أعلى. يتمتع CMC بثبات كيميائي عالي، ولديه قدر معين من التحمل للبيئات الحمضية والقلوية، وغير سام وغير ضار، ويلبي معايير حماية البيئة والصحة.

2. عملية الإنتاج CMC
تتضمن عملية إنتاج CMC ثلاث خطوات: القلونة والإيثر والمعالجة اللاحقة.

القلونة: تتم معالجة السليلوز (عادة من مواد طبيعية مثل القطن ولب الخشب) بهيدروكسيد الصوديوم لتعزيز نشاط الهيدروكسيل في السليلوز، وهو مناسب للتفاعلات اللاحقة.
الأثير: يضاف كلورو أسيتات الصوديوم إلى السليلوز القلوي، ويتم إدخال مجموعات كربوكسي ميثيل من خلال التفاعل لتحويل السليلوز إلى كربوكسي ميثيل السليلوز.
بعد المعالجة: يتم تحييد CMC الناتج عن التفاعل، وتصفيته، وتجفيفه، وسحقه للحصول في النهاية على منتجات ذات مواصفات مختلفة. يمكن تعديل درجة الاستبدال والوزن الجزيئي للمنتج من خلال التحكم في ظروف التفاعل وتركيز المواد الخام ووقت التفاعل، وذلك للحصول على منتجات CMC ذات لزوجة وخصائص ذوبان مختلفة.

3. خصائص أداء CMC
باعتباره مثخنًا ومثبتًا ومشكلًا للأغشية ومادة لاصقة عالية الكفاءة، فإن CMC يتميز بخصائص الأداء التالية:

قابلية جيدة للذوبان في الماء: CMC قابل للذوبان في الماء بسهولة ويمكن أن يشكل محلول غرواني شفاف، وعملية الذوبان لطيفة وسهلة التشغيل.
تأثير سماكة قوي: يمكن لـ CMC أن يزيد بشكل كبير من لزوجة المحلول بتركيز أقل، مما يجعله ذو قيمة تطبيق عالية في العديد من المناسبات التي تتطلب تأثيرات سماكة.
الاستقرار: يتمتع CMC بقدرة عالية على تحمل الأحماض والقلويات والضوء والحرارة وما إلى ذلك، كما يتمتع باستقرار جيد في المحلول.
آمنة وغير سامة: يستخدم CMC على نطاق واسع في الغذاء والدواء وغيرها من الصناعات. أنها آمنة وغير سامة ومناسبة للمواد الملامسة للأغذية بشكل مباشر أو غير مباشر.

4. مجالات تطبيق CMC
صناعة المواد الغذائية: يستخدم CMC على نطاق واسع كمكثف، مستحلب، مثبت، وما إلى ذلك في صناعة المواد الغذائية. يمكن استخدامه في الآيس كريم والمربى والتوابل والمشروبات ومنتجات الألبان وما إلى ذلك لتحسين نسيج الطعام وطعمه واستقراره بشكل فعال. على سبيل المثال، يمكن لـ CMC كمكثف في الآيس كريم أن يمنع بشكل فعال تكوين بلورات الثلج ويجعل طعم الآيس كريم أكثر سلاسة.

صناعة الأدوية: في المجال الدوائي، يمكن استخدام CMC كمادة لاصقة للأقراص، ومصفوفة للمراهم، ومكثف لبعض الأدوية السائلة. يتمتع CMC أيضًا بخصائص معينة للالتصاق وتشكيل الفيلم، والتي يمكن أن تحسن تأثير الإطلاق المتحكم فيه للأدوية وتحسن استقرار ومعدل امتصاص الأدوية.

الصناعة الكيميائية اليومية: في مستحضرات التجميل ومنتجات العناية الشخصية، يستخدم CMC على نطاق واسع في المستحضرات والكريمات والشامبو وغيرها من المنتجات كمكثف ومثبت. إن قابلية الذوبان الجيدة في الماء لـ CMC وخصائص تشكيل الفيلم تمكنها من تثبيت بنية مستحضرات التجميل وتحسين نعومة المنتج.

صناعة البترول: يلعب CMC دور عامل التثخين والترشيح في سائل الحفر، وسائل التكسير وملاط الأسمنت، مما يقلل بشكل فعال من خطر فقدان السائل وانسداده أثناء الحفر، ويحسن كفاءة الحفر وسلامته.

صناعة النسيج وصناعة الورق: يمكن استخدام CMC كعامل تحجيم للغزل، وعامل تشطيب للنسيج، ومضاف للورق في مجالات النسيج وصناعة الورق، مما يمكنه تحسين قوة الغزل وتحسين مقاومة الماء وقوة الشد للورق.

5. الطلب في السوق وآفاق تطوير CMC
مع التطور السريع للاقتصاد العالمي والتقدم التكنولوجي، يتزايد الطلب في السوق على CMC. خاصة في الصناعات الغذائية والصيدلانية، حيث يولي المستهلكون المزيد من الاهتمام للصحة والسلامة، فقد حلت مادة CMC الطبيعية وغير الضارة محل بعض المواد الكيميائية الاصطناعية تدريجيًا. في المستقبل، من المتوقع أن يستمر الطلب على سوق CMC في التوسع، خاصة في آفاق تطبيق مكثفات الأغذية، وسوائل الحفر، وناقلات الإطلاق الخاضعة للرقابة، وما إلى ذلك.

نظرًا لأن مصدر المواد الخام لـ CMC هو السليلوز الطبيعي بشكل أساسي، فإن عملية الإنتاج صديقة للبيئة نسبيًا. من أجل تلبية اتجاه تطوير الصناعة الكيميائية الخضراء، تتحسن عملية إنتاج CMC أيضًا باستمرار، مثل تقليل انبعاثات التلوث في عملية الإنتاج، وتحسين استخدام الموارد، وما إلى ذلك، والسعي لجعل إنتاج CMC يحقق الهدف للتنمية المستدامة.

كمشتق مهم من السليلوز، تم استخدام كربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم (CMC) على نطاق واسع في العديد من الصناعات مثل المواد الكيميائية والغذاء والدواء والمواد الكيميائية اليومية والبترول والمنسوجات وصناعة الورق بسبب قابليته الفريدة للذوبان في الماء والسماكة والاستقرار الجيد. مع تقدم التكنولوجيا وزيادة الطلب في السوق، تتوسع عمليات الإنتاج ومجالات تطبيق CMC باستمرار، ولديها إمكانات تطوير مهمة في مجالات الصناعة الكيميائية الخضراء والتطبيقات عالية الأداء في المستقبل.