Karboxymetylcelulóza (CMC) je polymér s dôležitou priemyselnou hodnotou. Je to vo vode rozpustný aniónový éter celulózy odvodený z prírodnej celulózy. Celulóza je jedným z najrozšírenejších organických polymérov v prírode a je hlavnou zložkou bunkových stien rastlín. Samotná celulóza má slabú rozpustnosť vo vode, ale chemickou modifikáciou možno celulózu premeniť na deriváty s dobrou rozpustnosťou vo vode a CMC je jedným z nich.
Molekulová štruktúra CMC sa získa éterifikáciou hydroxylovej (-OH) časti molekuly celulózy kyselinou chlóroctovou (ClCH2COOH), čím sa vytvorí karboxymetylový substituent (-CH2COOH). Štruktúra CMC si zachováva štruktúru β-1,4-glukózového reťazca celulózy, ale niektoré hydroxylové skupiny v nej sú nahradené karboxymetylovými skupinami. Preto si CMC zachováva vlastnosti polymérneho reťazca celulózy a má funkčnosť karboxymetylovej skupiny.
Chemické vlastnosti CMC
CMC je aniónový polymér. Pretože karboxylová (-CH2COOH) skupina vo svojej štruktúre môže ionizovať za vzniku záporných nábojov vo vodnom roztoku, CMC môže tvoriť stabilný koloidný roztok po rozpustení vo vode. Rozpustnosť vo vode a rozpustnosť CMC sú ovplyvnené stupňom substitúcie (DS) a stupňom polymerizácie (DP). Stupeň substitúcie sa týka počtu hydroxylových skupín nahradených karboxylovými skupinami v každej jednotke glukózy. Vo všeobecnosti platí, že čím vyšší je stupeň substitúcie, tým lepšia je rozpustnosť vo vode. Okrem toho sa líši aj rozpustnosť a viskozita CMC pri rôznych hodnotách pH. Vo všeobecnosti vykazuje lepšiu rozpustnosť a stabilitu v neutrálnych alebo alkalických podmienkach, zatiaľ čo v kyslých podmienkach sa rozpustnosť CMC zníži a môže sa dokonca vyzrážať.
Fyzikálne vlastnosti CMC
Viskozita roztoku CMC je jednou z jeho najdôležitejších fyzikálnych vlastností. Jeho viskozita súvisí s mnohými faktormi, vrátane koncentrácie roztoku, stupňa substitúcie, stupňa polymerizácie, teploty a hodnoty pH. Táto viskozitná charakteristika CMC umožňuje vykazovať zahusťovacie, gélové a stabilizačné účinky v mnohých aplikáciách. Viskozita CMC má tiež vlastnosti šmykového stenčovania, to znamená, že viskozita sa zníži pri vysokej šmykovej sile, čo je výhodné v určitých aplikáciách, ktoré vyžadujú vysokú tekutosť.
Oblasti použitia CMC
Vďaka svojim jedinečným fyzikálnym a chemickým vlastnostiam sa CMC široko používa v mnohých oblastiach. Tu sú niektoré z hlavných oblastí použitia:
Potravinársky priemysel: CMC sa používa ako zahusťovadlo, stabilizátor a emulgátor v potravinárskom priemysle. Môže zlepšiť textúru a stabilitu potravín, ako sú bežné aplikácie v zmrzline, jogurte, želé a omáčke.
Farmaceutický priemysel: CMC sa používa ako pomocná látka pre lieky a lepidlo pre tablety vo farmaceutickej oblasti. Používa sa tiež ako zvlhčovač a filmotvorný prostriedok v obväzoch na rany.
Denné chemikálie: V každodenných produktoch, ako sú zubná pasta, šampón, prací prostriedok atď., sa CMC používa ako zahusťovadlo, suspendačné činidlo a stabilizátor, ktoré pomáha produktu udržiavať dobrý vzhľad a výkon.
Ropné vrty: CMC sa používa ako činidlo na zvýšenie viskozity a filtračné činidlo v olejových vrtných kvapalinách, ktoré môžu zlepšiť reologické vlastnosti vrtných kvapalín a zabrániť nadmernému prenikaniu vrtných kvapalín.
Textilný a papierenský priemysel: V textilnom priemysle sa CMC používa na výrobu textilnej buničiny a apretačných činidiel, zatiaľ čo v papierenskom priemysle sa používa ako stužovacie činidlo a glejivo na papier na zlepšenie pevnosti a hladkosti papiera.
Ochrana životného prostredia a bezpečnosť
CMC je materiál šetrný k životnému prostrediu, ktorý môže byť degradovaný mikroorganizmami v prírode, takže nespôsobí dlhodobé znečistenie životného prostredia. Okrem toho má CMC nízku toxicitu a vysokú bezpečnosť a má dobrý bezpečnostný záznam v potravinárskych a farmaceutických aplikáciách. Napriek tomu by sa vzhľadom na jeho veľkovýrobu a aplikáciu mala stále venovať pozornosť spracovaniu chemického odpadu, ktorý môže vzniknúť pri jeho výrobnom procese.
Karboxymetylcelulóza (CMC) je funkčne rôznorodý vo vode rozpustný aniónový polymér. CMC získaná chemickou modifikáciou si zachováva vynikajúce vlastnosti prírodnej celulózy, pričom má dobrú rozpustnosť vo vode a jedinečné fyzikálne a chemické vlastnosti. Vďaka svojim zahusťovacím, gélovacím, stabilizačným a ďalším funkciám sa CMC široko používa v mnohých priemyselných odvetviach, ako je potravinárstvo, medicína, denné chemikálie, ťažba ropy, textil a výroba papiera. Vďaka ochrane životného prostredia a bezpečnosti je tiež preferovanou prísadou v mnohých výrobkoch.
Čas odoslania: 23. augusta 2024