Karboksimetil celuloza (CMC) je polimer s važnom industrijskom vrijednošću. To je u vodi topljivi anionski celulozni eter dobiven iz prirodne celuloze. Celuloza je jedan od najzastupljenijih organskih polimera u prirodi i glavna je komponenta staničnih stijenki biljaka. Celuloza je sama po sebi slabo topljiva u vodi, ali se kemijskom modifikacijom celuloza može pretvoriti u derivate dobre topivosti u vodi, a CMC je jedan od njih.
Molekularna struktura CMC-a dobiva se eterifikacijom hidroksilnog (—OH) dijela molekule celuloze s klorooctenom kiselinom (ClCH2COOH) da se dobije karboksimetil supstituent (—CH2COOH). Struktura CMC-a zadržava strukturu lanca β-1,4-glukoze celuloze, ali su neke od hidroksilnih skupina u njemu zamijenjene karboksimetilnim skupinama. Stoga CMC zadržava karakteristike polimernog lanca celuloze i ima funkcionalnost karboksimetilne skupine.
Kemijska svojstva CMC
CMC je anionski polimer. Budući da karboksilna (—CH2COOH) skupina u svojoj strukturi može ionizirati kako bi stvorila negativne naboje u vodenoj otopini, CMC može formirati stabilnu koloidnu otopinu nakon otapanja u vodi. Na topljivost u vodi i topljivost CMC-a utječu njegov stupanj supstitucije (DS) i stupanj polimerizacije (DP). Stupanj supstitucije odnosi se na broj hidroksilnih skupina zamijenjenih karboksilnim skupinama u svakoj jedinici glukoze. Općenito, što je viši stupanj supstitucije, to je bolja topljivost u vodi. Osim toga, topljivost i viskoznost CMC-a pri različitim pH vrijednostima također su različite. Općenito, pokazuje bolju topivost i stabilnost u neutralnim ili alkalnim uvjetima, dok će se u kiselim uvjetima topivost CMC smanjiti i može čak precipitirati.
Fizikalna svojstva CMC
Viskoznost otopine CMC jedno je od njezinih najvažnijih fizikalnih svojstava. Njegova viskoznost ovisi o mnogim čimbenicima, uključujući koncentraciju otopine, stupanj supstitucije, stupanj polimerizacije, temperaturu i pH vrijednost. Ova karakteristika viskoznosti CMC-a omogućuje mu da pokaže učinke zgušnjavanja, geliranja i stabilizacije u mnogim primjenama. Viskoznost CMC-a također ima karakteristike stanjivanja smicanjem, to jest, viskoznost će se smanjiti pod velikom silom smicanja, što ga čini povoljnim u određenim primjenama koje zahtijevaju visoku fluidnost.
Područja primjene CMC-a
Zbog svojih jedinstvenih fizičkih i kemijskih svojstava, CMC se široko koristi u mnogim područjima. 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 farmaceutskom području. Također se koristi kao ovlaživač i sredstvo za stvaranje filma u oblogama za rane.
Dnevne kemikalije: U svakodnevnim proizvodima kao što su pasta za zube, šampon, deterdžent itd., CMC se koristi kao zgušnjivač, sredstvo za suspenziju i stabilizator kako bi se pomoglo proizvodu da zadrži dobar izgled i učinkovitost.
Bušenje nafte: CMC se koristi kao pojačivač viskoznosti i sredstvo za filtriranje u tekućinama za bušenje nafte, što može poboljšati reološka svojstva tekućina za bušenje i spriječiti prekomjerno prodiranje tekućina za bušenje.
Tekstilna industrija i industrija za proizvodnju papira: U tekstilnoj industriji, CMC se koristi za tekstilnu pulpu i agense za završnu obradu, dok se u industriji za proizvodnju papira koristi kao sredstvo za pojačavanje i dimenzioniranje papira za poboljšanje čvrstoće i glatkoće papira.
Zaštita okoliša i sigurnost
CMC je ekološki prihvatljiv materijal koji mogu razgraditi mikroorganizmi u prirodi, tako da neće uzrokovati dugotrajno onečišćenje 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, ipak treba obratiti pozornost na postupanje s kemijskim otpadom koji može nastati tijekom procesa njegove proizvodnje.
Karboksimetil celuloza (CMC) je funkcionalno raznolik anionski polimer topiv u vodi. CMC dobiven kemijskom modifikacijom zadržava izvrsna svojstva prirodne celuloze uz dobru topljivost u vodi i jedinstvena fizikalna i kemijska 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 također ga čine preferiranim aditivom u mnogim proizvodima.
Vrijeme objave: 23. kolovoza 2024