Карбоксиметилцелулозата (CMC) е полимер с важна индустриална стойност. Това е водоразтворим анионен целулозен етер, получен от естествена целулоза. Целулозата е един от най-разпространените органични полимери в природата и е основният компонент на стените на растителните клетки. Самата целулоза има лоша разтворимост във вода, но чрез химическа модификация целулозата може да се трансформира в производни с добра разтворимост във вода и CMC е един от тях.
Молекулярната структура на CMC се получава чрез етерифициране на хидроксилната (—OH) част на целулозната молекула с хлорооцетна киселина (ClCH2COOH), за да се генерира карбоксиметилов заместител (—CH2COOH). Структурата на CMC запазва структурата на β-1,4-глюкозната верига на целулозата, но някои от хидроксилните групи в нея са заменени с карбоксиметилови групи. Следователно CMC запазва характеристиките на полимерната верига на целулозата и има функционалността на карбоксиметиловата група.
Химични свойства на CMC
CMC е анионен полимер. Тъй като карбоксилната (—CH2COOH) група в нейната структура може да се йонизира, за да генерира отрицателни заряди във воден разтвор, CMC може да образува стабилен колоиден разтвор след разтваряне във вода. Водоразтворимостта и разтворимостта на CMC се влияят от неговата степен на заместване (DS) и степен на полимеризация (DP). Степента на заместване се отнася до броя на хидроксилните групи, заменени с карбоксилни групи във всяка глюкозна единица. Обикновено, колкото по-висока е степента на заместване, толкова по-добра е разтворимостта във вода. В допълнение, разтворимостта и вискозитетът на CMC при различни стойности на pH също са различни. Като цяло той показва по-добра разтворимост и стабилност при неутрални или алкални условия, докато при киселинни условия разтворимостта на CMC ще намалее и може дори да се утаи.
Физични свойства на CMC
Вискозитетът на CMC разтвора е едно от най-важните му физични свойства. Неговият вискозитет е свързан с много фактори, включително концентрация на разтвора, степен на заместване, степен на полимеризация, температура и pH стойност. Тази вискозитетна характеристика на CMC му позволява да показва сгъстяващ, желиращ и стабилизиращ ефект в много приложения. Вискозитетът на CMC също има характеристиките на изтъняване при срязване, тоест вискозитетът ще намалее при висока сила на срязване, което го прави изгоден в определени приложения, които изискват висока течливост.
Области на приложение на CMC
Благодарение на своите уникални физични и химични свойства CMC се използва широко в много области. Ето някои от основните области на приложение:
Хранително-вкусова промишленост: CMC се използва като сгъстител, стабилизатор и емулгатор в хранително-вкусовата промишленост. Може да подобри текстурата и стабилността на храната, като обичайни приложения в сладолед, кисело мляко, желе и сос.
Фармацевтична индустрия: CMC се използва като ексципиент за лекарства и лепило за таблетки във фармацевтичната област. Използва се и като овлажнител и филмообразуващ агент в превръзките за рани.
Ежедневни химикали: В ежедневни продукти като паста за зъби, шампоан, перилен препарат и др., CMC се използва като сгъстител, суспендиращ агент и стабилизатор, за да помогне на продукта да поддържа добър външен вид и ефективност.
Сондиране на нефт: CMC се използва като подобрител на вискозитета и филтриращ агент в нефтени сондажни течности, което може да подобри реологичните свойства на сондажните течности и да предотврати прекомерното проникване на сондажни течности.
Текстилна и хартиена промишленост: В текстилната промишленост CMC се използва за текстилна маса и довършителни агенти, докато в хартиената промишленост се използва като подсилващ агент и оразмеряващ агент за хартия за подобряване на здравината и гладкостта на хартията.
Опазване на околната среда и безопасност
CMC е екологично чист материал, който може да се разгради от микроорганизми в природата, така че няма да причини дългосрочно замърсяване на околната среда. В допълнение, CMC има ниска токсичност и висока безопасност и има добро досие за безопасност в хранителни и фармацевтични приложения. Въпреки това, поради широкомащабното му производство и приложение, трябва да се обърне внимание на третирането на химически отпадъци, които могат да се генерират по време на производствения процес.
Карбоксиметилцелулозата (CMC) е функционално разнообразен водоразтворим анионен полимер. CMC, получен чрез химическа модификация, запазва отличните свойства на естествената целулоза, като същевременно има добра разтворимост във вода и уникални физични и химични свойства. Със своите функции за сгъстяване, желиране, стабилизиране и други, CMC е широко използван в много индустрии като храна, медицина, ежедневни химикали, нефтени сондажи, текстил и производство на хартия. Опазването на околната среда и безопасността също го правят предпочитана добавка в много продукти.
Време на публикуване: 23 август 2024 г