Η καρβοξυμεθυλο κυτταρίνη (CMC) είναι ένα πολυμερές με σημαντική βιομηχανική αξία. Είναι ένας υδατοδιαλυτός ανιονικός κυτταρίνης αιθέρα που προέρχεται από φυσική κυτταρίνη. Η κυτταρίνη είναι ένα από τα πιο άφθονα οργανικά πολυμερή στη φύση και αποτελεί το κύριο συστατικό των κυτταρικών τοιχωμάτων των φυτών. Η ίδια η κυτταρίνη έχει κακή διαλυτότητα στο νερό, αλλά μέσω χημικής τροποποίησης, η κυτταρίνη μπορεί να μετατραπεί σε παράγωγα με καλή υδατοδιαλυτότητα και η CMC είναι μία από αυτές.
Η μοριακή δομή του CMC λαμβάνεται με την αιθερώση του τμήματος υδροξυλίου (-ΗΗ) του μορίου κυτταρίνης με χλωροξικό οξύ (CLCH2COOH) για τη δημιουργία ενός υποκαταστάτη καρβοξυμεθυλίου (-Ch2COOH). Η δομή του CMC διατηρεί τη δομή της αλυσίδας β-1,4-γλυκόζης της κυτταρίνης, αλλά ορισμένες από τις ομάδες υδροξυλίου σε αυτήν αντικαθίστανται από ομάδες καρβοξυμεθυλίου. Ως εκ τούτου, η CMC διατηρεί τα χαρακτηριστικά της αλυσίδας πολυμερούς της κυτταρίνης και έχει τη λειτουργικότητα της ομάδας καρβοξυμεθυλίου.
Χημικές ιδιότητες του CMC
Το CMC είναι ένα ανιονικό πολυμερές. Δεδομένου ότι η ομάδα καρβοξυλίου (-Ch2COOH) στη δομή της μπορεί να ιονίζει για να παράγει αρνητικές φορτίες σε υδατικό διάλυμα, η CMC μπορεί να σχηματίσει ένα σταθερό κολλοειδές διάλυμα μετά από διάλυση στο νερό. Η υδατοδιαλυτότητα και η διαλυτότητα του CMC επηρεάζονται από τον βαθμό υποκατάστασης (DS) και τον βαθμό πολυμερισμού (DP). Ο βαθμός υποκατάστασης αναφέρεται στον αριθμό των ομάδων υδροξυλίου που αντικαταστάθηκαν από καρβοξυλικές ομάδες σε κάθε μονάδα γλυκόζης. Γενικά, όσο υψηλότερος είναι ο βαθμός υποκατάστασης, τόσο καλύτερη είναι η υδατοδιαλυτότητα. Επιπλέον, η διαλυτότητα και το ιξώδες του CMC σε διαφορετικές τιμές ρΗ είναι επίσης διαφορετικές. Γενικά, δείχνει καλύτερη διαλυτότητα και σταθερότητα υπό ουδέτερες ή αλκαλικές συνθήκες, ενώ υπό όξινες συνθήκες, η διαλυτότητα του CMC θα μειωθεί και μπορεί ακόμη και να κατακρημνίσει.
Φυσικές ιδιότητες του CMC
Το ιξώδες του διαλύματος CMC είναι μία από τις σημαντικότερες φυσικές του ιδιότητες. Το ιξώδες του σχετίζεται με πολλούς παράγοντες, όπως η συγκέντρωση διαλύματος, ο βαθμός υποκατάστασης, ο βαθμός πολυμερισμού, η θερμοκρασία και η τιμή του ρΗ. Αυτό το χαρακτηριστικό του ιξώδους του CMC του δίνει τη δυνατότητα να δείχνει τα αποτελέσματα πάχυνσης, πηκτωμάτων και σταθεροποίησης σε πολλές εφαρμογές. Το ιξώδες του CMC έχει επίσης τα χαρακτηριστικά της αραίωσης διάτμησης, δηλαδή το ιξώδες θα μειωθεί κάτω από υψηλή δύναμη διάτμησης, γεγονός που καθιστά επωφελές σε ορισμένες εφαρμογές που απαιτούν υψηλή ρευστότητα.
Περιοχές εφαρμογής CMC
Λόγω των μοναδικών φυσικών και χημικών ιδιοτήτων του, το CMC χρησιμοποιείται ευρέως σε πολλούς τομείς. Ακολουθούν μερικές από τις κύριες περιοχές εφαρμογής:
Βιομηχανία τροφίμων: Το CMC χρησιμοποιείται ως παχυντέρ, σταθεροποιητής και γαλακτωματοποιητής στη βιομηχανία τροφίμων. Μπορεί να βελτιώσει την υφή και τη σταθερότητα των τροφίμων, όπως οι κοινές εφαρμογές στο παγωτό, το γιαούρτι, το ζελέ και η σάλτσα.
Φαρμακευτική βιομηχανία: Η CMC χρησιμοποιείται ως έκδοχο για τα ναρκωτικά και μια κόλλα για δισκία στο φαρμακευτικό τομέα. Χρησιμοποιείται επίσης ως ενυδατικός παράγοντας και πράκτορας σχηματισμού ταινιών σε σάλτσες τραύματος.
Καθημερινές χημικές ουσίες: Σε καθημερινά προϊόντα όπως οδοντόκρεμα, σαμπουάν, απορρυπαντικό κλπ., Το CMC χρησιμοποιείται ως πυκνωτής, ανασταλτικός παράγοντας και σταθεροποιητής για να βοηθήσει το προϊόν να διατηρήσει καλή εμφάνιση και απόδοση.
Διάτρηση λαδιού: Το CMC χρησιμοποιείται ως παράγοντας ενισχυτή και διήθησης σε υγρά γεώτρησης λαδιού, τα οποία μπορούν να βελτιώσουν τις ρεολογικές ιδιότητες των υγρών γεώτρησης και να αποτρέψουν την υπερβολική διείσδυση των υγρών γεώτρησης.
Κλωστοϋφαντουργικές και χαρτοπαικτικές λέσχες: Στη βιομηχανία κλωστοϋφαντουργικών προϊόντων, η CMC χρησιμοποιείται για τους κλωστοϋφαντουργικούς και τους φινιρίσεις, ενώ στον κλάδο των χαρτιών χρησιμοποιείται ως ενισχυτικός παράγοντας και ο παράγοντας μεγέθους για το χαρτί για τη βελτίωση της αντοχής και της ομαλότητας του χαρτιού.
Προστασία και ασφάλεια του περιβάλλοντος
Το CMC είναι ένα φιλικό προς το περιβάλλον υλικό που μπορεί να υποβαθμιστεί από μικροοργανισμούς στη φύση, οπότε δεν θα προκαλέσει μακροχρόνια ρύπανση στο περιβάλλον. Επιπλέον, η CMC έχει χαμηλή τοξικότητα και υψηλή ασφάλεια και έχει καλό ρεκόρ ασφαλείας σε εφαρμογές τροφίμων και φαρμακευτικών προϊόντων. Παρ 'όλα αυτά, λόγω της μεγάλης κλίμακας παραγωγής και εφαρμογής της, η προσοχή θα πρέπει να δοθεί ακόμα στη θεραπεία χημικών αποβλήτων που μπορούν να δημιουργηθούν κατά τη διάρκεια της παραγωγικής της διαδικασίας.
Η καρβοξυμεθυλο κυτταρίνη (CMC) είναι ένα λειτουργικά διαφορετικό υδατοδιαλυτό ανιονικό πολυμερές. Το CMC που λαμβάνεται με χημική τροποποίηση διατηρεί τις εξαιρετικές ιδιότητες της φυσικής κυτταρίνης ενώ έχει καλή υδατοδιαλυτότητα και μοναδικές φυσικές και χημικές ιδιότητες. Με την πάχυνση, την πύλη, τη σταθεροποίηση και άλλες λειτουργίες, η CMC έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως σε πολλές βιομηχανίες όπως τρόφιμα, ιατρική, καθημερινή χημική ουσία, γεώτρηση πετρελαίου, κλωστοϋφαντουργικά προϊόντα και χαρτοπαικτική λέσχη. Η προστασία και η ασφάλεια του περιβάλλοντος το καθιστούν επίσης το προτιμώμενο πρόσθετο σε πολλά προϊόντα.
Χρόνος δημοσίευσης: Αυγ. 23-2024