Karboxymethylcelulóza (CMC) je polymer s významnou průmyslovou hodnotou. Je to ve vodě rozpustný aniontový ether celulózy odvozený z přírodní celulózy. Celulóza je jedním z nejrozšířenějších organických polymerů v přírodě a je hlavní složkou rostlinných buněčných stěn. Samotná celulóza je špatně rozpustná ve vodě, ale chemickou modifikací lze celulózu přeměnit na deriváty s dobrou rozpustností ve vodě a CMC je jedním z nich.
Molekulární struktura CMC se získá etherifikací hydroxylové (—OH) části molekuly celulózy kyselinou chloroctovou (ClCH2COOH) za vzniku karboxymethylového substituentu (—CH2COOH). Struktura CMC si zachovává strukturu β-1,4-glukózového řetězce celulózy, ale některé hydroxylové skupiny v ní jsou nahrazeny karboxymethylovými skupinami. Proto si CMC zachovává vlastnosti polymerního řetězce celulózy a má funkcionalitu karboxymethylové skupiny.
Chemické vlastnosti CMC
CMC je aniontový polymer. Vzhledem k tomu, že karboxylová (-CH2COOH) skupina ve své struktuře může ionizovat za vzniku záporných nábojů ve vodném roztoku, CMC může po rozpuštění ve vodě tvořit stabilní koloidní roztok. Rozpustnost ve vodě a rozpustnost CMC jsou ovlivněny stupněm substituce (DS) a stupněm polymerace (DP). Stupeň substituce se týká počtu hydroxylových skupin nahrazených karboxylovými skupinami v každé jednotce glukózy. Obecně platí, že čím vyšší je stupeň substituce, tím lepší je rozpustnost ve vodě. Kromě toho se také liší rozpustnost a viskozita CMC při různých hodnotách pH. Obecně vykazuje lepší rozpustnost a stabilitu za neutrálních nebo alkalických podmínek, zatímco za kyselých podmínek se rozpustnost CMC sníží a může se dokonce vysrážet.
Fyzikální vlastnosti CMC
Viskozita roztoku CMC je jednou z jeho nejdůležitějších fyzikálních vlastností. Jeho viskozita souvisí s mnoha faktory, včetně koncentrace roztoku, stupně substituce, stupně polymerace, teploty a hodnoty pH. Tato viskozitní charakteristika CMC umožňuje vykazovat zahušťovací, gelující a stabilizační účinky v mnoha aplikacích. Viskozita CMC má také vlastnosti smykového ztenčování, to znamená, že viskozita bude klesat při vysoké smykové síle, což je výhodné v určitých aplikacích, které vyžadují vysokou tekutost.
Oblasti použití CMC
Díky svým jedinečným fyzikálním a chemickým vlastnostem je CMC široce používán v mnoha oblastech. Zde jsou některé z hlavních oblastí použití:
Potravinářský průmysl: CMC se používá jako zahušťovadlo, stabilizátor a emulgátor v potravinářském průmyslu. Může zlepšit texturu a stabilitu potravin, jako jsou běžné aplikace ve zmrzlině, jogurtu, želé a omáčce.
Farmaceutický průmysl: CMC se používá jako pomocná látka pro léky a lepidlo pro tablety ve farmaceutické oblasti. Používá se také jako zvlhčovač a filmotvorný prostředek v obvazech na rány.
Denní chemikálie: V každodenních produktech, jako jsou zubní pasty, šampony, detergenty atd., se CMC používá jako zahušťovadlo, suspendační činidlo a stabilizátor, které pomáhají produktu udržovat dobrý vzhled a výkon.
Ropné vrty: CMC se používá jako činidlo zvyšující viskozitu a filtrační činidlo v ropných vrtných kapalinách, které mohou zlepšit reologické vlastnosti vrtných kapalin a zabránit nadměrnému pronikání vrtných kapalin.
Textilní a papírenský průmysl: V textilním průmyslu se CMC používá pro textilní buničinu a apretační činidla, zatímco v papírenském průmyslu se používá jako ztužující činidlo a klížidlo pro papír ke zlepšení pevnosti a hladkosti papíru.
Ochrana životního prostředí a bezpečnost
CMC je materiál šetrný k životnímu prostředí, který může být degradován mikroorganismy v přírodě, takže nezpůsobí dlouhodobé znečištění životního prostředí. Kromě toho má CMC nízkou toxicitu a vysokou bezpečnost a má dobré bezpečnostní záznamy v potravinářských a farmaceutických aplikacích. Nicméně vzhledem k jeho velkovýrobě a aplikaci je stále třeba věnovat pozornost nakládání s chemickými odpady, které mohou vznikat při jeho výrobním procesu.
Karboxymethylcelulóza (CMC) je funkčně rozmanitý ve vodě rozpustný aniontový polymer. CMC získaná chemickou modifikací si zachovává vynikající vlastnosti přírodní celulózy při dobré rozpustnosti ve vodě a jedinečných fyzikálních a chemických vlastnostech. Se svými zahušťovacími, gelujícími, stabilizačními a dalšími funkcemi se CMC široce používá v mnoha průmyslových odvětvích, jako je potravinářství, lékařství, denní chemikálie, ropné vrty, textil a papírenský průmysl. Díky ochraně životního prostředí a bezpečnosti je také preferovanou přísadou v mnoha produktech.
Čas odeslání: 23. srpna 2024