Carboxymethylcellulose (CMC) er en polymer med vigtig industriel værdi. Det er en vandopløselig anionisk celluloseether afledt af naturlig cellulose. Cellulose er en af de mest udbredte organiske polymerer i naturen og er hovedbestanddelen af plantecellevægge. Cellulose i sig selv har dårlig opløselighed i vand, men gennem kemisk modifikation kan cellulose omdannes til derivater med god vandopløselighed, og CMC er en af dem.
Den molekylære struktur af CMC opnås ved at etherificere hydroxyl (—OH) delen af cellulosemolekylet med chloreddikesyre (ClCH2COOH) for at generere en carboxymethylsubstituent (—CH2COOH). Strukturen af CMC bevarer β-1,4-glucosekædestrukturen af cellulose, men nogle af hydroxylgrupperne i den er erstattet af carboxymethylgrupper. Derfor bevarer CMC polymerkædeegenskaberne for cellulose og har carboxymethylgruppens funktionalitet.
Kemiske egenskaber af CMC
CMC er en anionisk polymer. Da carboxylgruppen (—CH2COOH) i sin struktur kan ionisere for at generere negative ladninger i vandig opløsning, kan CMC danne en stabil kolloid opløsning efter opløsning i vand. Vandopløseligheden og opløseligheden af CMC påvirkes af dens substitutionsgrad (DS) og polymerisationsgrad (DP). Substitutionsgraden refererer til antallet af hydroxylgrupper erstattet af carboxylgrupper i hver glucosenhed. Generelt gælder det, at jo højere grad af substitution, jo bedre er vandopløseligheden. Derudover er opløseligheden og viskositeten af CMC ved forskellige pH-værdier også forskellige. Generelt viser det bedre opløselighed og stabilitet under neutrale eller alkaliske betingelser, mens opløseligheden af CMC under sure forhold vil falde og endda kan udfældes.
Fysiske egenskaber af CMC
Viskositeten af CMC opløsning er en af dens vigtigste fysiske egenskaber. Dens viskositet er relateret til mange faktorer, herunder opløsningskoncentration, substitutionsgrad, polymerisationsgrad, temperatur og pH-værdi. Denne viskositetskarakteristik af CMC gør det muligt for det at vise fortykkende, gelerende og stabiliserende effekter i mange applikationer. Viskositeten af CMC har også karakteristika af forskydningsudtynding, det vil sige, at viskositeten vil falde under høj forskydningskraft, hvilket gør den fordelagtig i visse applikationer, der kræver høj fluiditet.
Anvendelsesområder for CMC
På grund af dets unikke fysiske og kemiske egenskaber er CMC meget udbredt på mange områder. Her er nogle af de vigtigste anvendelsesområder:
Fødevareindustrien: CMC bruges som fortykningsmiddel, stabilisator og emulgator i fødevareindustrien. Det kan forbedre tekstur og stabilitet af mad, såsom almindelige anvendelser i is, yoghurt, gelé og sauce.
Farmaceutisk industri: CMC bruges som hjælpestof til lægemidler og klæbestof til tabletter på det farmaceutiske område. Det bruges også som fugtighedscreme og filmdannende middel i sårforbindinger.
Daglige kemikalier: I daglige produkter som tandpasta, shampoo, vaskemiddel osv. bruges CMC som fortykningsmiddel, suspenderingsmiddel og stabilisator for at hjælpe produktet med at bevare et godt udseende og ydeevne.
Olieboring: CMC bruges som viskositetsforstærker og filtreringsmiddel i olieborevæsker, hvilket kan forbedre de reologiske egenskaber af borevæsker og forhindre overdreven gennemtrængning af borevæsker.
Tekstil- og papirindustrien: I tekstilindustrien bruges CMC til tekstilmasse og efterbehandlingsmidler, mens det i papirindustrien bruges som forstærkningsmiddel og limningsmiddel til papir for at forbedre papirets styrke og glathed.
Miljøbeskyttelse og sikkerhed
CMC er et miljøvenligt materiale, der kan nedbrydes af mikroorganismer i naturen, så det ikke vil forårsage langvarig forurening af miljøet. Derudover har CMC lav toksicitet og høj sikkerhed og har en god sikkerhedsrekord inden for fødevarer og farmaceutiske applikationer. Ikke desto mindre, på grund af dens store produktion og anvendelse, bør der stadig lægges vægt på behandlingen af kemisk affald, der kan genereres under produktionsprocessen.
Carboxymethylcellulose (CMC) er en funktionelt forskelligartet vandopløselig anionisk polymer. CMC opnået ved kemisk modifikation bevarer de fremragende egenskaber af naturlig cellulose, mens den har god vandopløselighed og unikke fysiske og kemiske egenskaber. Med sine fortyknings-, gelerings-, stabiliserings- og andre funktioner er CMC blevet meget brugt i mange industrier såsom fødevarer, medicin, daglige kemikalier, olieboring, tekstiler og papirfremstilling. Dens miljøbeskyttelse og sikkerhed gør det også til det foretrukne tilsætningsstof i mange produkter.
Indlægstid: 23. august 2024