Carboxymethylcellulose (CMC) is een polymeer met belangrijke industriële waarde. Het is een in water oplosbare anionische cellulose-ether afgeleid van natuurlijke cellulose. Cellulose is een van de meest voorkomende organische polymeren in de natuur en is het hoofdbestanddeel van plantencelwanden. Cellulose zelf heeft een slechte oplosbaarheid in water, maar door chemische modificatie kan cellulose worden omgezet in derivaten met een goede wateroplosbaarheid, en CMC is daar een van.
De moleculaire structuur van CMC wordt verkregen door het hydroxylgedeelte (–OH) van het cellulosemolecuul te veretheren met chloorazijnzuur (ClCH2COOH) om een carboxymethylsubstituent (–CH2COOH) te genereren. De structuur van CMC behoudt de β-1,4-glucoseketenstructuur van cellulose, maar sommige van de hydroxylgroepen daarin zijn vervangen door carboxymethylgroepen. Daarom behoudt CMC de polymeerketenkarakteristieken van cellulose en heeft het de functionaliteit van de carboxymethylgroep.
Chemische eigenschappen van CMC
CMC is een anionisch polymeer. Omdat de carboxylgroep (-CH2COOH) in zijn structuur kan ioniseren en negatieve ladingen kan genereren in een waterige oplossing, kan CMC na oplossing in water een stabiele colloïdale oplossing vormen. De oplosbaarheid in water en de oplosbaarheid van CMC worden beïnvloed door de substitutiegraad (DS) en de polymerisatiegraad (DP). De substitutiegraad heeft betrekking op het aantal hydroxylgroepen dat in elke glucose-eenheid is vervangen door carboxylgroepen. In het algemeen geldt: hoe hoger de substitutiegraad, hoe beter de wateroplosbaarheid. Bovendien zijn de oplosbaarheid en viscositeit van CMC bij verschillende pH-waarden ook verschillend. In het algemeen vertoont het een betere oplosbaarheid en stabiliteit onder neutrale of alkalische omstandigheden, terwijl onder zure omstandigheden de oplosbaarheid van CMC zal afnemen en zelfs kan neerslaan.
Fysische eigenschappen van CMC
De viscositeit van de CMC-oplossing is een van de belangrijkste fysische eigenschappen. De viscositeit is gerelateerd aan vele factoren, waaronder de concentratie van de oplossing, de substitutiegraad, de polymerisatiegraad, de temperatuur en de pH-waarde. Dankzij deze viscositeitskarakteristiek van CMC kan het bij veel toepassingen verdikkings-, geleer- en stabiliserende effecten vertonen. De viscositeit van CMC heeft ook de kenmerken van afschuifverdunning, dat wil zeggen dat de viscositeit zal afnemen bij hoge schuifkracht, wat het voordelig maakt in bepaalde toepassingen die een hoge vloeibaarheid vereisen.
Toepassingsgebieden van CMC
Vanwege de unieke fysische en chemische eigenschappen wordt CMC op veel gebieden veel gebruikt. Hier zijn enkele van de belangrijkste toepassingsgebieden:
Voedingsindustrie: CMC wordt gebruikt als verdikkingsmiddel, stabilisator en emulgator in de voedingsmiddelenindustrie. Het kan de textuur en stabiliteit van voedsel verbeteren, zoals veel voorkomende toepassingen in ijs, yoghurt, gelei en saus.
Farmaceutische industrie: CMC wordt op farmaceutisch gebied gebruikt als hulpstof voor medicijnen en als lijm voor tabletten. Het wordt ook gebruikt als vochtinbrengende crème en filmvormend middel in wondverbanden.
Dagelijkse chemicaliën: In dagelijkse producten zoals tandpasta, shampoo, wasmiddel, enz. wordt CMC gebruikt als verdikkingsmiddel, suspendeermiddel en stabilisator om het product te helpen een goed uiterlijk en goede prestaties te behouden.
Olieboringen: CMC wordt gebruikt als viscositeitsverhoger en filtratiemiddel in olieboorvloeistoffen, wat de reologische eigenschappen van boorvloeistoffen kan verbeteren en overmatige penetratie van boorvloeistoffen kan voorkomen.
Textiel- en papierindustrie: In de textielindustrie wordt CMC gebruikt voor textielpulp en afwerkingsmiddelen, terwijl het in de papierindustrie wordt gebruikt als versterkend middel en lijmmiddel voor papier om de sterkte en gladheid van papier te verbeteren.
Milieubescherming en veiligheid
CMC is een milieuvriendelijk materiaal dat kan worden afgebroken door micro-organismen in de natuur, zodat het op de lange termijn geen vervuiling van het milieu zal veroorzaken. Bovendien heeft CMC een lage toxiciteit en hoge veiligheid, en heeft het een goede staat van dienst op het gebied van veiligheid in voedsel- en farmaceutische toepassingen. Niettemin moet vanwege de grootschalige productie en toepassing ervan nog steeds aandacht worden besteed aan de behandeling van chemisch afval dat tijdens het productieproces kan ontstaan.
Carboxymethylcellulose (CMC) is een functioneel divers in water oplosbaar anionisch polymeer. CMC verkregen door chemische modificatie behoudt de uitstekende eigenschappen van natuurlijke cellulose, terwijl het een goede wateroplosbaarheid en unieke fysische en chemische eigenschappen heeft. Met zijn verdikking, gelering, stabilisatie en andere functies wordt CMC op grote schaal gebruikt in veel industrieën, zoals de voeding, de geneeskunde, de dagelijkse chemicaliën, olieboringen, textiel en papierproductie. Dankzij de milieubescherming en veiligheid is het ook het favoriete additief in veel producten.
Posttijd: 23 augustus 2024