Koju vrstu polimera predstavlja karboksimetil celuloza (CMC)?

Karboksimetil celuloza (CMC) je polimer sa važnom industrijskom vrijednošću. To je u vodi rastvorljiv anjonski eter celuloze, dobijen od prirodne celuloze. Celuloza je jedan od najzastupljenijih organskih polimera u prirodi i glavna je komponenta biljnih ćelijskih zidova. Sama celuloza je slabo rastvorljiva u vodi, ali se hemijskom modifikacijom celuloza može transformisati u derivate sa dobrom rastvorljivošću u vodi, a CMC je jedan od njih.

Molekularna struktura CMC se dobija eterifikacijom hidroksilnog (—OH) dela molekula celuloze sa hloroctenom kiselinom (ClCH2COOH) da bi se dobio karboksimetil supstituent (—CH2COOH). Struktura CMC zadržava lančanu strukturu β-1,4-glukoze celuloze, ali neke od hidroksilnih grupa u njoj su zamijenjene karboksimetil grupama. Stoga CMC zadržava karakteristike polimernog lanca celuloze i ima funkcionalnost karboksimetil grupe.

Hemijska svojstva CMC-a
CMC je anjonski polimer. Budući da karboksilna (—CH2COOH) grupa u svojoj strukturi može ionizirati i stvoriti negativne naboje u vodenom rastvoru, CMC može formirati stabilan koloidni rastvor nakon rastvaranja u vodi. Na rastvorljivost u vodi i rastvorljivost CMC utiču njegov stepen supstitucije (DS) i stepen polimerizacije (DP). Stepen supstitucije se odnosi na broj hidroksilnih grupa zamijenjenih karboksilnim grupama u svakoj jedinici glukoze. Generalno, što je veći stepen supstitucije, to je bolja rastvorljivost u vodi. Osim toga, rastvorljivost i viskoznost CMC-a pri različitim pH vrijednostima su također različiti. Općenito, pokazuje bolju rastvorljivost i stabilnost u neutralnim ili alkalnim uslovima, dok će u kiselim uslovima rastvorljivost CMC-a smanjiti, pa čak može i precipitirati.

Fizička svojstva CMC-a
Viskoznost CMC rastvora jedno je od njegovih najvažnijih fizičkih svojstava. Njegova viskoznost je povezana sa mnogim faktorima, uključujući koncentraciju rastvora, stepen supstitucije, stepen polimerizacije, temperaturu i pH vrednost. Ova karakteristika viskoziteta CMC-a omogućava mu da pokaže efekte zgušnjavanja, želiranja i stabilizacije u mnogim primjenama. Viskoznost CMC-a također ima karakteristike posmičnog stanjivanja, odnosno, viskoznost će se smanjiti pod velikom silom smicanja, što ga čini pogodnim u određenim aplikacijama koje zahtijevaju visoku fluidnost.

Područja primjene CMC-a
Zbog svojih jedinstvenih fizičkih i hemijskih svojstava, CMC se široko koristi u mnogim oblastima. Evo nekih od glavnih područja primjene:

Prehrambena industrija: CMC se koristi kao zgušnjivač, stabilizator i emulgator u prehrambenoj industriji. Može poboljšati teksturu i stabilnost hrane, kao što su uobičajene primjene u sladoledu, jogurtu, želeu i umaku.

Farmaceutska industrija: CMC se koristi kao pomoćna tvar za lijekove i ljepilo za tablete u farmaceutskoj oblasti. Također se koristi kao ovlaživač i sredstvo za stvaranje filma u zavojima za rane.

Svakodnevne hemikalije: U svakodnevnim proizvodima kao što su pasta za zube, šampon, deterdžent itd., CMC se koristi kao zgušnjivač, sredstvo za suspenziju i stabilizator kako bi pomogao proizvodu da održi dobar izgled i performanse.

Bušenje nafte: CMC se koristi kao pojačivač viskoziteta i sredstvo za filtriranje u tečnostima za bušenje nafte, što može poboljšati reološka svojstva tečnosti za bušenje i sprečiti prekomerno prodiranje bušaćih tečnosti.

Tekstilna i papirna industrija: U tekstilnoj industriji, CMC se koristi za tekstilnu celulozu i sredstva za završnu obradu, dok se u industriji proizvodnje papira koristi kao sredstvo za ojačavanje i sredstvo za dimenzioniranje papira za poboljšanje čvrstoće i glatkoće papira.

Zaštita životne sredine i bezbednost
CMC je ekološki prihvatljiv materijal koji mikroorganizmi u prirodi mogu razgraditi, tako da neće uzrokovati dugotrajno zagađenje okoliša. Osim toga, CMC ima nisku toksičnost i visoku sigurnost, te ima dobru sigurnosnu evidenciju u prehrambenoj i farmaceutskoj primjeni. Ipak, zbog velike proizvodnje i primjene, i dalje treba obratiti pažnju na tretman hemijskog otpada koji može nastati u procesu proizvodnje.

Karboksimetil celuloza (CMC) je funkcionalno raznolik anjonski polimer rastvorljiv u vodi. CMC dobijen hemijskom modifikacijom zadržava izvrsna svojstva prirodne celuloze dok ima dobru rastvorljivost u vodi i jedinstvena fizička i hemijska svojstva. Sa svojim zgušnjavanjem, geliranjem, stabilizacijom i drugim funkcijama, CMC se široko koristi u mnogim industrijama kao što su hrana, medicina, dnevne kemikalije, bušenje nafte, tekstil i proizvodnja papira. Njegova zaštita okoliša i sigurnost ga također čine preferiranim dodatkom u mnogim proizvodima.