Karboksimetilceluloze (CMC) ir polimērs ar nozīmīgu rūpniecisku vērtību. Tas ir ūdenī šķīstošs anjonu celulozes ēteris, kas iegūts no dabiskās celulozes. Celuloze ir viens no visbiežāk sastopamajiem organiskajiem polimēriem dabā un ir galvenā augu šūnu sieniņu sastāvdaļa. Pašai celulozei ir slikta šķīdība ūdenī, bet ķīmiskās modifikācijas rezultātā celuloze var tikt pārveidota par atvasinājumiem ar labu šķīdību ūdenī, un viens no tiem ir CMC.
CMC molekulāro struktūru iegūst, ēterējot celulozes molekulas hidroksilgrupu (-OH) ar hloretiķskābi (ClCH2COOH), lai iegūtu karboksimetilaizvietotāju (-CH2COOH). CMC struktūrā ir saglabāta celulozes β-1,4-glikozes ķēdes struktūra, bet daļa no hidroksilgrupām tajā ir aizstātas ar karboksimetilgrupām. Tāpēc CMC saglabā celulozes polimēru ķēdes īpašības un tam piemīt karboksimetilgrupas funkcionalitāte.
CMC ķīmiskās īpašības
CMC ir anjonu polimērs. Tā kā karboksilgrupa (-CH2COOH) savā struktūrā var jonizēties, radot negatīvus lādiņus ūdens šķīdumā, CMC pēc izšķīdināšanas ūdenī var veidot stabilu koloidālu šķīdumu. CMC šķīdību ūdenī un šķīdību ietekmē tā aizvietošanas pakāpe (DS) un polimerizācijas pakāpe (DP). Aizvietošanas pakāpe attiecas uz hidroksilgrupu skaitu, kuras katrā glikozes vienībā ir aizstātas ar karboksilgrupām. Parasti, jo augstāka ir aizstāšanas pakāpe, jo labāka ir šķīdība ūdenī. Turklāt CMC šķīdība un viskozitāte dažādās pH vērtībās arī atšķiras. Parasti tam ir labāka šķīdība un stabilitāte neitrālos vai sārmainos apstākļos, savukārt skābos apstākļos CMC šķīdība samazināsies un var pat izgulsnēties.
CMC fizikālās īpašības
CMC šķīduma viskozitāte ir viena no svarīgākajām fizikālajām īpašībām. Tās viskozitāte ir saistīta ar daudziem faktoriem, tostarp šķīduma koncentrāciju, aizvietošanas pakāpi, polimerizācijas pakāpi, temperatūru un pH vērtību. Šī CMC viskozitāte ļauj tai daudzos lietojumos parādīt sabiezēšanas, želejas un stabilizēšanas efektus. CMC viskozitātei ir arī bīdes atšķaidīšanas īpašības, tas ir, viskozitāte samazināsies pie liela bīdes spēka, kas padara to izdevīgu noteiktos lietojumos, kuriem nepieciešama augsta plūstamība.
CMC pielietojuma jomas
Pateicoties savām unikālajām fizikālajām un ķīmiskajām īpašībām, CMC tiek plaši izmantots daudzās jomās. Šeit ir dažas no galvenajām pielietojuma jomām:
Pārtikas rūpniecība: CMC izmanto kā biezinātāju, stabilizatoru un emulgatoru pārtikas rūpniecībā. Tas var uzlabot ēdiena tekstūru un stabilitāti, piemēram, parasti lietojams saldējumā, jogurtā, želejā un mērcē.
Farmācijas rūpniecība: CMC izmanto kā palīgvielu zālēm un tablešu līmi farmācijas jomā. To izmanto arī kā mitrinātāju un plēvi veidojošu līdzekli brūču pārsēju veidošanā.
Ikdienas ķīmiskās vielas: ikdienas produktos, piemēram, zobu pastās, šampūnos, mazgāšanas līdzekļos utt., CMC tiek izmantots kā biezinātājs, suspendējošs līdzeklis un stabilizators, lai palīdzētu produktam saglabāt labu izskatu un veiktspēju.
Eļļas urbšana: CMC izmanto kā viskozitātes palielinātāju un filtrēšanas līdzekli naftas urbšanas šķidrumos, kas var uzlabot urbšanas šķidrumu reoloģiskās īpašības un novērst pārmērīgu urbšanas šķidrumu iekļūšanu.
Tekstilrūpniecība un papīra ražošana: tekstilrūpniecībā CMC izmanto tekstilmasai un apdares līdzekļiem, savukārt papīra ražošanas nozarē to izmanto kā pastiprinošu līdzekli un papīra līmēšanas līdzekli, lai uzlabotu papīra izturību un gludumu.
Vides aizsardzība un drošība
CMC ir videi draudzīgs materiāls, ko dabā var noārdīt mikroorganismi, tāpēc tas neradīs ilgstošu vides piesārņojumu. Turklāt CMC ir zema toksicitāte un augsta drošība, un tam ir labi drošības rādītāji pārtikas un farmācijas lietojumos. Tomēr, ņemot vērā tā plašo ražošanu un pielietojumu, joprojām ir jāpievērš uzmanība ķīmisko atkritumu apstrādei, kas var rasties ražošanas procesā.
Karboksimetilceluloze (CMC) ir funkcionāli daudzveidīgs ūdenī šķīstošs anjonu polimērs. CMC, kas iegūts ķīmiski modificējot, saglabā izcilās dabiskās celulozes īpašības, vienlaikus ar labu šķīdību ūdenī un unikālas fizikālās un ķīmiskās īpašības. Ar tā sabiezēšanu, želeju, stabilizēšanu un citām funkcijām CMC ir plaši izmantots daudzās nozarēs, piemēram, pārtikā, medicīnā, ikdienas ķīmisko vielu ražošanā, naftas urbšanā, tekstilizstrādājumos un papīra ražošanā. Tā vides aizsardzība un drošība arī padara to par vēlamo piedevu daudzos produktos.
Publicēšanas laiks: 23. augusts 2024