В химическата промишленост CMC (натриева карбоксиметил целулоза) се нарича още CMC. CMC е важно производно на целулозата, получено чрез химическо модифициране на естествената целулоза. По-конкретно, молекулярната структура на CMC е, че карбоксиметиловите групи се въвеждат в целулозната молекула, което й придава много нови физични и химични свойства, така че се използва широко в химическата, хранителната, медицинската и други индустрии.
1. Химическа структура и свойства на CMC
CMC е целулозно етерно съединение, получено чрез реакцията на целулоза и хлорооцетна киселина, и основната му структурна единица е β-1,4-глюкозен пръстен. За разлика от естествената целулоза, карбоксиметиловите групи са въведени в молекулярната структура на CMC, което му позволява да образува вискозен колоиден разтвор във вода. Молекулното тегло на CMC може да се регулира според степента на реакция, а CMC с различни молекулни тегла показват различна разтворимост и вискозитет при приложение. Разтворимостта и вискозитетът на CMC се влияят от степента на заместване (тоест броят на заместителите в целулозната молекула). CMC с висока степен на заместване обикновено има по-висока разтворимост и вискозитет във вода. CMC има висока химическа стабилност, има определена толерантност към киселинни и алкални среди, не е токсичен и безвреден и отговаря на стандартите за опазване на околната среда и здравето.
2. Процес на производство на CMC
Производственият процес на CMC включва три стъпки: алкализация, етерификация и последваща обработка.
Алкализиране: Целулозата (обикновено от естествени материали като памук и дървесна маса) се обработва с натриев хидроксид, за да се подобри хидроксилната активност на целулозата, което е удобно за последващи реакции.
Етерификация: Натриевият хлороацетат се добавя към алкализираната целулоза и карбоксиметиловите групи се въвеждат чрез реакцията за превръщане на целулозата в карбоксиметил целулоза.
Последваща обработка: CMC, генериран от реакцията, се неутрализира, филтрира, изсушава и раздробява, за да се получат накрая продукти с различни спецификации. Степента на заместване и молекулното тегло на продукта може да се регулира чрез контролиране на реакционните условия, концентрацията на суровината и реакционното време, така че да се получат CMC продукти с различен вискозитет и свойства на разтворимост.
3. Експлоатационни характеристики на CMC
Като високоефективен сгъстител, стабилизатор, филмообразувател и лепило, CMC има следните експлоатационни характеристики:
Добра разтворимост във вода: CMC е лесно разтворим във вода и може да образува прозрачен колоиден разтвор, а процесът на разтваряне е лек и лесен за работа.
Силен сгъстяващ ефект: CMC може значително да повиши вискозитета на разтвора при по-ниска концентрация, което го прави с висока стойност на приложение в много случаи, когато са необходими сгъстяващи ефекти.
Стабилност: CMC има висока толерантност към киселина, алкали, светлина, топлина и т.н. и има добра стабилност на разтвора.
Безопасен и нетоксичен: CMC се използва широко в хранително-вкусовата, медицинската и други индустрии. Той е безопасен и нетоксичен и подходящ за директен или индиректен контакт с храни.
4. Области на приложение на CMC
Хранително-вкусова промишленост: CMC се използва широко като сгъстител, емулгатор, стабилизатор и др. в хранително-вкусовата промишленост. Може да се използва в сладолед, конфитюр, подправки, напитки, млечни продукти и т.н. за ефективно подобряване на текстурата, вкуса и стабилността на храната. Например CMC като сгъстител в сладоледа може ефективно да предотврати образуването на ледени кристали и да направи вкуса на сладоледа по-мек.
Фармацевтична индустрия: Във фармацевтичната област CMC може да се използва като лепило за таблетки, матрица за мехлеми и сгъстител за някои течни лекарства. CMC също има определени адхезионни и филмообразуващи свойства, които могат да подобрят ефекта на контролирано освобождаване на лекарствата и да подобрят стабилността и степента на абсорбция на лекарствата.
Ежедневна химическа индустрия: В козметиката и продуктите за лична хигиена CMC се използва широко в лосиони, кремове, шампоани и други продукти като сгъстител и стабилизатор. Добрата водоразтворимост и филмообразуващите свойства на CMC му позволяват да стабилизира структурата на козметиката и да подобри мекотата на продукта.
Петролна промишленост: CMC играе ролята на сгъстител и филтриращ агент в сондажната течност, течността за разбиване и циментовата суспензия, като ефективно намалява риска от загуба на течност и запушване по време на сондиране и подобрява ефективността и безопасността на сондирането.
Текстилна и хартиена промишленост: CMC може да се използва като оразмеряващ агент за прежда, текстилен довършителен агент и хартиена добавка в областта на текстила и производството на хартия, което може да подобри здравината на преждата и водоустойчивостта и якостта на опън на хартията.
5. Пазарно търсене и перспективи за развитие на CMC
С бързото развитие на световната икономика и технологичния напредък пазарното търсене на CMC нараства. Особено в хранително-вкусовата и фармацевтичната промишленост, тъй като потребителите обръщат повече внимание на здравето и безопасността, естественият и безвреден сгъстител CMC постепенно замени някои синтетични химикали. В бъдеще се очаква търсенето на пазара на CMC да продължи да се разширява, особено в перспективите за приложение на хранителни сгъстители, сондажни течности, носители за контролирано освобождаване на лекарства и др.
Тъй като източникът на суровина за CMC е предимно естествена целулоза, производственият процес е сравнително екологичен. За да се погрижи за тенденцията за развитие на зелената химическа промишленост, производственият процес на CMC също непрекъснато се подобрява, като например намаляване на емисиите на замърсяване в производствения процес, подобряване на използването на ресурсите и т.н., и се стреми производството на CMC да постигне целта на устойчивото развитие.
Като важно производно на целулозата, натриевата карбоксиметил целулоза (CMC) е широко използвана в много индустрии като химическа, хранителна, медицинска, ежедневни химикали, петрол, текстил и производство на хартия поради своята уникална разтворимост във вода, сгъстяване и добра стабилност. С напредъка на технологиите и увеличаването на търсенето на пазара, производственият процес и областите на приложение на CMC непрекъснато се разширяват и има важен потенциал за развитие в областта на зелената химическа промишленост и високопроизводителни приложения в бъдеще.
Време на публикуване: 1 ноември 2024 г