Karboksimetyyliselluloosa (CMC) on polymeeri, jolla on tärkeä teollinen arvo. Se on vesiliukoinen anioninen selluloosaeetteri, joka on johdettu luonnollisesta selluloosasta. Selluloosa on yksi runsaimmista orgaanisista polymeereistä luonnossa ja se on kasvien soluseinien pääkomponentti. Selluloosa itsessään liukenee huonosti veteen, mutta kemiallisen muuntamisen avulla selluloosa voidaan muuttaa johdannaisiksi, joilla on hyvä vesiliukoisuus, ja CMC on yksi niistä.
CMC:n molekyylirakenne saadaan eetteröimällä selluloosamolekyylin hydroksyyliosa (-OH) kloorietikkahapolla (ClCH2COOH) karboksimetyylisubstituentin (-CH2COOH) muodostamiseksi. CMC:n rakenne säilyttää selluloosan β-1,4-glukoosiketjurakenteen, mutta osa sen hydroksyyliryhmistä on korvattu karboksimetyyliryhmillä. Siksi CMC säilyttää selluloosan polymeeriketjun ominaisuudet ja sillä on karboksimetyyliryhmän funktionaalisuus.
CMC:n kemialliset ominaisuudet
CMC on anioninen polymeeri. Koska karboksyyliryhmä (—CH2COOH) voi ionisoitua muodostaen negatiivisia varauksia vesiliuoksessa, CMC voi muodostaa stabiilin kolloidisen liuoksen veteen liukenemisen jälkeen. CMC:n vesiliukoisuuteen ja liukoisuuteen vaikuttavat sen substituutioaste (DS) ja polymerointiaste (DP). Substituutioaste viittaa karboksyyliryhmillä korvattujen hydroksyyliryhmien lukumäärään kussakin glukoosiyksikössä. Yleensä mitä korkeampi substituutioaste on, sitä parempi vesiliukoisuus. Lisäksi CMC:n liukoisuus ja viskositeetti eri pH-arvoissa ovat myös erilaisia. Yleensä se osoittaa parempaa liukoisuutta ja stabiilisuutta neutraaleissa tai emäksissä, kun taas happamissa olosuhteissa CMC:n liukoisuus laskee ja saattaa jopa saostua.
CMC:n fysikaaliset ominaisuudet
CMC-liuoksen viskositeetti on yksi sen tärkeimmistä fysikaalisista ominaisuuksista. Sen viskositeetti liittyy moniin tekijöihin, mukaan lukien liuoksen pitoisuus, substituutioaste, polymeroitumisaste, lämpötila ja pH-arvo. Tämä CMC:n viskositeettiominaisuus mahdollistaa sen, että se näyttää sakeuttamis-, hyytelöimis- ja stabilointivaikutuksia monissa sovelluksissa. CMC:n viskositeetilla on myös leikkausohenemisen ominaisuudet, eli viskositeetti pienenee suurella leikkausvoimalla, mikä tekee siitä edullisen tietyissä korkeaa juoksevuutta vaativissa sovelluksissa.
CMC:n sovellusalueet
Ainutlaatuisten fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksiensa ansiosta CMC:tä käytetään laajasti monilla aloilla. Tässä on joitain tärkeimmistä sovellusalueista:
Elintarviketeollisuus: CMC:tä käytetään sakeuttajana, stabilointiaineena ja emulgaattorina elintarviketeollisuudessa. Se voi parantaa ruoan rakennetta ja pysyvyyttä, kuten yleisiä sovelluksia jäätelössä, jogurtissa, hyytelössä ja kastikkeessa.
Lääketeollisuus: CMC:tä käytetään lääkkeiden apuaineena ja tablettien liima-aineena lääkealalla. Sitä käytetään myös kosteusvoiteena ja kalvon muodostavana aineena haavasidoksissa.
Päivittäiset kemikaalit: Päivittäisissä tuotteissa, kuten hammastahnassa, shampoolla, pesuaineessa jne., CMC:tä käytetään sakeuttamisaineena, suspendointiaineena ja stabilointiaineena auttamaan tuotetta säilyttämään hyvän ulkonäön ja suorituskyvyn.
Öljynporaus: CMC:tä käytetään viskositeetin parantajana ja suodatusaineena öljynporausnesteissä, mikä voi parantaa porausnesteiden reologisia ominaisuuksia ja estää porausnesteiden liiallisen tunkeutumisen.
Tekstiili- ja paperiteollisuus: Tekstiiliteollisuudessa CMC:tä käytetään tekstiilimassassa ja viimeistelyaineissa, kun taas paperiteollisuudessa sitä käytetään paperin lujite- ja liimausaineena parantamaan paperin lujuutta ja sileyttä.
Ympäristönsuojelu ja turvallisuus
CMC on ympäristöystävällinen materiaali, jota mikro-organismit voivat hajottaa luonnossa, joten se ei aiheuta pitkäaikaista ympäristön saastumista. Lisäksi CMC:llä on alhainen myrkyllisyys ja korkea turvallisuus, ja sillä on hyvä turvallisuushistoria elintarvike- ja lääkesovelluksissa. Laajamittaisen tuotannon ja käytön vuoksi sen tuotantoprosessissa mahdollisesti syntyvien kemiallisten jätteiden käsittelyyn tulee kuitenkin edelleen kiinnittää huomiota.
Karboksimetyyliselluloosa (CMC) on toiminnallisesti monipuolinen vesiliukoinen anioninen polymeeri. Kemiallisella modifikaatiolla saatu CMC säilyttää luonnollisen selluloosan erinomaiset ominaisuudet samalla, kun sillä on hyvä vesiliukoisuus ja ainutlaatuiset fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet. Sakeuttamis-, hyytelöimis-, stabilointi- ja muiden toimintojensa ansiosta CMC:tä on käytetty laajasti monilla teollisuudenaloilla, kuten elintarvike-, lääke-, päivittäiskemikaalit, öljynporaus, tekstiilit ja paperinvalmistus. Sen ympäristönsuojelu ja turvallisuus tekevät siitä myös suositun lisäaineen monissa tuotteissa.
Postitusaika: 23.8.2024