Карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) представляет собой полимер, имеющий важное промышленное значение. Это водорастворимый анионный эфир целлюлозы, полученный из натуральной целлюлозы. Целлюлоза — один из наиболее распространенных органических полимеров в природе и основной компонент клеточных стенок растений. Сама целлюлоза плохо растворяется в воде, но путем химической модификации целлюлозу можно превратить в производные с хорошей растворимостью в воде, и КМЦ является одним из них.
Молекулярная структура КМЦ получается путем этерификации гидроксильной (—OH) части молекулы целлюлозы хлоруксусной кислотой (ClCH2COOH) с образованием карбоксиметильного заместителя (—CH2COOH). Структура КМЦ сохраняет структуру цепи β-1,4-глюкозы целлюлозы, но часть гидроксильных групп в ней заменена карбоксиметильными группами. Таким образом, КМЦ сохраняет характеристики полимерной цепи целлюлозы и обладает функциональностью карбоксиметильной группы.
Химические свойства КМЦ
КМЦ представляет собой анионный полимер. Поскольку карбоксильная группа (—CH2COOH) в ее структуре может ионизироваться с образованием отрицательных зарядов в водном растворе, КМЦ может образовывать стабильный коллоидный раствор после растворения в воде. На водорастворимость и растворимость КМЦ влияют степень ее замещения (DS) и степень полимеризации (DP). Степень замещения относится к числу гидроксильных групп, замененных карбоксильными группами в каждой единице глюкозы. Как правило, чем выше степень замещения, тем лучше растворимость в воде. Кроме того, растворимость и вязкость КМЦ при разных значениях pH также различны. Как правило, он показывает лучшую растворимость и стабильность в нейтральных или щелочных условиях, тогда как в кислых условиях растворимость КМЦ снижается и может даже выпадать в осадок.
Физические свойства КМЦ
Вязкость раствора КМЦ является одним из важнейших его физических свойств. Его вязкость связана со многими факторами, включая концентрацию раствора, степень замещения, степень полимеризации, температуру и значение pH. Эта вязкостная характеристика КМЦ позволяет ей проявлять загущающие, гелеобразующие и стабилизирующие эффекты во многих применениях. Вязкость КМЦ также имеет характеристики разжижения при сдвиге, то есть вязкость снижается при высокой силе сдвига, что делает ее предпочтительной в некоторых применениях, требующих высокой текучести.
Области применения CMC
Благодаря своим уникальным физическим и химическим свойствам КМЦ широко используется во многих областях. Вот некоторые из основных областей применения:
Пищевая промышленность: КМЦ используется в качестве загустителя, стабилизатора и эмульгатора в пищевой промышленности. Он может улучшить текстуру и стабильность пищевых продуктов, например, при их обычном применении в мороженом, йогурте, желе и соусе.
Фармацевтическая промышленность: КМЦ используется в качестве наполнителя для лекарств и клея для таблеток в фармацевтической области. Он также используется в качестве увлажняющего и пленкообразующего агента в повязках на раны.
Химические вещества повседневного использования: в продуктах повседневного использования, таких как зубная паста, шампунь, моющее средство и т. д., КМЦ используется в качестве загустителя, суспендирующего агента и стабилизатора, помогая продукту сохранять хороший внешний вид и эксплуатационные характеристики.
Бурение нефтяных скважин: КМЦ используется в качестве усилителя вязкости и фильтрующего агента в буровых растворах, что может улучшить реологические свойства буровых растворов и предотвратить чрезмерное проникновение буровых растворов.
Текстильная и бумажная промышленность. В текстильной промышленности КМЦ используется в составе текстильной целлюлозы и отделочных материалов, а в бумажной промышленности он используется в качестве армирующего агента и проклеивающего вещества для бумаги для улучшения прочности и гладкости бумаги.
Охрана окружающей среды и безопасность
КМЦ — это экологически чистый материал, который может разлагаться микроорганизмами в природе, поэтому не вызывает долгосрочного загрязнения окружающей среды. Кроме того, КМЦ обладает низкой токсичностью и высокой безопасностью, а также имеет хорошие показатели безопасности в пищевой и фармацевтической промышленности. Тем не менее, из-за его крупномасштабного производства и применения, все равно следует уделять внимание переработке химических отходов, которые могут образовываться в процессе его производства.
Карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) представляет собой функционально разнообразный водорастворимый анионный полимер. КМЦ, полученная путем химической модификации, сохраняет превосходные свойства природной целлюлозы, обладая при этом хорошей растворимостью в воде и уникальными физико-химическими свойствами. Благодаря своим загущающим, гелеобразующим, стабилизирующим и другим функциям КМЦ широко используется во многих отраслях промышленности, таких как пищевая, медицина, химическая промышленность, бурение нефтяных скважин, текстильная и бумажная промышленность. Его защита окружающей среды и безопасность также делают его предпочтительной добавкой во многих продуктах.
Время публикации: 23 августа 2024 г.