La carbossimetilcellulosa (CMC) e la sodio carbossimetilcellulosa (CMC-Na) sono composti comuni nell'industria chimica e nell'industria alimentare. Presentano alcune differenze e connessioni nella struttura, nelle prestazioni e nell'uso. Questo articolo analizzerà in dettaglio le proprietà, i metodi di preparazione, le applicazioni e l'importanza dei due in diversi campi.
(1) Carbossimetilcellulosa (CMC)
1. Proprietà fondamentali
La carbossimetilcellulosa (CMC) è un derivato carbossimetilato della cellulosa ed è un polisaccaride lineare anionico. La sua struttura di base è che alcuni gruppi idrossilici (-OH) nella molecola di cellulosa vengono sostituiti da gruppi carbossimetilici (-CH₂-COOH), modificando così la solubilità e le proprietà funzionali della cellulosa. La CMC è generalmente una polvere da bianca a leggermente gialla, inodore e insapore, insolubile in solventi organici, ma può assorbire acqua per formare un gel.
2. Metodo di preparazione
La preparazione della CMC solitamente prevede i seguenti passaggi:
Reazione di alcalinizzazione: mescolare la cellulosa con idrossido di sodio (NaOH) per convertire i gruppi idrossilici nella cellulosa in sali alcalini.
Reazione di eterificazione: la cellulosa alcalinizzata reagisce con l'acido cloroacetico (ClCH₂COOH) per generare carbossimetilcellulosa e cloruro di sodio (NaCl).
Questo processo viene solitamente eseguito in una soluzione di acqua o etanolo e la temperatura di reazione è controllata tra 60 ℃ e 80 ℃. Una volta completata la reazione, il prodotto finale CMC viene ottenuto attraverso lavaggio, filtraggio, essiccazione e altre fasi.
3. Campi di applicazione
La CMC è utilizzata principalmente nell'industria alimentare, medica, tessile, cartaria e in altri campi. Ha molteplici funzioni come addensamento, stabilizzazione, ritenzione idrica e formazione di film. Ad esempio, nell'industria alimentare, la CMC può essere utilizzata come addensante, stabilizzante ed emulsionante per gelati, marmellate, yogurt e altri prodotti; in campo farmaceutico la CMC viene utilizzata come legante, addensante e stabilizzante per i farmaci; nelle industrie tessili e cartarie, la CMC viene utilizzata come additivo per liquami e agente collante superficiale per migliorare la qualità e la stabilità del prodotto.
(2) Sodio carbossimetilcellulosa (CMC-Na)
1. Proprietà fondamentali
La sodio carbossimetilcellulosa (CMC-Na) è la forma del sale sodico della carbossimetilcellulosa. Rispetto al CMC, il CMC-Na ha una migliore solubilità in acqua. La sua struttura di base è che i gruppi carbossimetilici nella CMC vengono parzialmente o completamente convertiti nei loro sali di sodio, cioè gli atomi di idrogeno sui gruppi carbossimetilici vengono sostituiti da ioni sodio (Na⁺). CMC-Na è solitamente polvere o granuli bianchi o leggermente gialli, facilmente solubili in acqua e forma una soluzione viscosa trasparente.
2. Metodo di preparazione
Il metodo di preparazione di CMC-Na è simile a quello di CMC e i passaggi principali includono:
Reazione di alcalinizzazione: la cellulosa viene alcalinizzata utilizzando idrossido di sodio (NaOH).
Reazione di eterificazione: la cellulosa alcalinizzata viene fatta reagire con acido cloroacetico (ClCH₂COOH) per produrre CMC.
Reazione di sodioizzazione: la CMC viene convertita nella sua forma di sale sodico mediante reazione di neutralizzazione in soluzione acquosa.
In questo processo è necessario prestare attenzione al controllo delle condizioni di reazione, come pH e temperatura, per ottenere prodotti CMC-Na con prestazioni ottimali.
3. Campi di applicazione
I campi di applicazione di CMC-Na sono molto ampi e coprono molti settori come quello alimentare, medicinale, chimico quotidiano e petrolio. Nell'industria alimentare, la CMC-Na è un importante addensante, stabilizzante ed emulsionante ed è ampiamente utilizzata nei latticini, succhi, condimenti, ecc. Nel campo farmaceutico, la CMC-Na viene utilizzata come adesivo, gel e lubrificante per compresse . Nell'industria chimica quotidiana, CMC-Na viene utilizzato in prodotti come dentifricio, shampoo e balsamo e ha buoni effetti addensanti e stabilizzanti. Inoltre, nella trivellazione petrolifera, CMC-Na viene utilizzato come addensante e regolatore reologico per il fango di perforazione, che può migliorare la fluidità e la stabilità del fango.
(3) La differenza e la connessione tra CMC e CMC-Na
1. Struttura e proprietà
La principale differenza tra CMC e CMC-Na nella struttura molecolare è che il gruppo carbossimetilico di CMC-Na esiste parzialmente o completamente sotto forma di sale sodico. Questa differenza strutturale fa sì che CMC-Na mostri una maggiore solubilità e una migliore stabilità in acqua. La CMC è solitamente cellulosa parzialmente o completamente carbossimetilata, mentre CMC-Na è la forma di sale sodico di questa carbossimetilcellulosa.
2. Solubilità e usi
La CMC ha una certa solubilità in acqua, ma CMC-Na ha una migliore solubilità e può formare una soluzione viscosa stabile in acqua. Grazie alle sue migliori caratteristiche di solubilità in acqua e ionizzazione, CMC-Na mostra prestazioni migliori rispetto a CMC in molte applicazioni. Ad esempio, nell'industria alimentare, CMC-Na è ampiamente utilizzato come addensante e stabilizzante grazie alla sua buona solubilità in acqua e all'elevata viscosità, mentre CMC-Na è più spesso utilizzato in applicazioni che non richiedono un'elevata solubilità in acqua.
3. Processo di preparazione
Sebbene i processi di preparazione dei due siano più o meno simili, il prodotto finale della produzione di CMC è la carbossimetilcellulosa, mentre CMC-Na converte ulteriormente la carbossimetilcellulosa nella sua forma di sale sodico attraverso una reazione di neutralizzazione durante il processo di produzione. Questa conversione conferisce a CMC-Na prestazioni migliori in alcune applicazioni speciali, come prestazioni migliori in applicazioni che richiedono solubilità in acqua e stabilità dell'elettrolita.
La carbossimetilcellulosa (CMC) e la sodio carbossimetilcellulosa (CMC-Na) sono due derivati della cellulosa con importante valore industriale. Sebbene siano simili nella struttura, CMC-Na mostra una maggiore solubilità in acqua e stabilità a causa della conversione di alcuni o tutti i gruppi carbossilici in CMC-Na in sale sodico. Questa differenza fa sì che CMC e CMC-Na abbiano vantaggi e funzioni unici in diverse applicazioni industriali. Comprendere e applicare correttamente queste due sostanze può aiutare a ottimizzare le prestazioni del prodotto e a migliorare l’efficienza produttiva in molti campi come l’industria alimentare, medica e chimica.
Orario di pubblicazione: 17 giugno 2024