Karboksimetil celuloza (CMC) je polimer s pomembno industrijsko vrednostjo. Je vodotopen anionski celulozni eter, pridobljen iz naravne celuloze. Celuloza je eden najpogostejših organskih polimerov v naravi in je glavna sestavina celičnih sten rastlin. Sama celuloza je slabo topna v vodi, vendar se lahko s kemično modifikacijo pretvori v derivate z dobro vodotopnostjo in CMC je eden izmed njih.
Molekularno strukturo CMC dobimo z eterifikacijo hidroksilnega (—OH) dela celulozne molekule s kloroocetno kislino (ClCH2COOH), da nastane karboksimetilni substituent (—CH2COOH). Struktura CMC ohranja strukturo verige β-1,4-glukoze celuloze, vendar so nekatere hidroksilne skupine v njej nadomeščene s karboksimetilnimi skupinami. Zato CMC ohranja lastnosti polimerne verige celuloze in ima funkcionalnost karboksimetilne skupine.
Kemijske lastnosti CMC
CMC je anionski polimer. Ker lahko karboksilna (—CH2COOH) skupina v svoji strukturi ionizira, da ustvari negativne naboje v vodni raztopini, lahko CMC po raztapljanju v vodi tvori stabilno koloidno raztopino. Na vodotopnost in topnost CMC vplivata njegova stopnja substitucije (DS) in stopnja polimerizacije (DP). Stopnja substitucije se nanaša na število hidroksilnih skupin, zamenjanih s karboksilnimi skupinami v vsaki enoti glukoze. Na splošno velja, da višja kot je stopnja substitucije, boljša je topnost v vodi. Poleg tega sta topnost in viskoznost CMC pri različnih vrednostih pH različni. Na splošno kaže boljšo topnost in stabilnost v nevtralnih ali alkalnih pogojih, medtem ko se bo v kislih pogojih topnost CMC zmanjšala in se lahko celo obori.
Fizikalne lastnosti CMC
Viskoznost raztopine CMC je ena njenih najpomembnejših fizikalnih lastnosti. Njegova viskoznost je povezana s številnimi dejavniki, vključno s koncentracijo raztopine, stopnjo substitucije, stopnjo polimerizacije, temperaturo in pH vrednostjo. Ta značilnost viskoznosti CMC mu omogoča, da pokaže zgostitvene, želirajoče in stabilizacijske učinke v številnih aplikacijah. Viskoznost CMC ima tudi značilnosti strižnega redčenja, to pomeni, da se bo viskoznost zmanjšala pod visoko strižno silo, zaradi česar je uporabna pri nekaterih aplikacijah, ki zahtevajo visoko fluidnost.
Področja uporabe CMC
Zaradi svojih edinstvenih fizikalnih in kemijskih lastnosti se CMC pogosto uporablja na številnih področjih. Tukaj je nekaj glavnih področij uporabe:
Živilska industrija: CMC se uporablja kot zgoščevalec, stabilizator in emulgator v prehrambeni industriji. Lahko izboljša teksturo in stabilnost hrane, kot so običajne aplikacije v sladoledu, jogurtu, želeju in omakah.
Farmacevtska industrija: CMC se uporablja kot pomožna snov za zdravila in lepilo za tablete na farmacevtskem področju. Uporablja se tudi kot vlažilec in sredstvo za tvorbo filma pri oblogah za rane.
Dnevne kemikalije: V dnevnih izdelkih, kot so zobna pasta, šampon, detergent itd., se CMC uporablja kot zgoščevalec, suspendirno sredstvo in stabilizator, ki izdelku pomaga ohranjati dober videz in učinkovitost.
Vrtanje nafte: CMC se uporablja kot sredstvo za povečanje viskoznosti in sredstvo za filtriranje v tekočinah za vrtanje nafte, ki lahko izboljšajo reološke lastnosti tekočin za vrtanje in preprečijo prekomerno prodiranje tekočin za vrtanje.
Tekstilna in papirna industrija: V tekstilni industriji se CMC uporablja za tekstilno celulozo in sredstva za končno obdelavo, medtem ko se v papirni industriji uporablja kot ojačevalno sredstvo in sredstvo za lepljenje papirja za izboljšanje trdnosti in gladkosti papirja.
Varstvo okolja in varnost
CMC je okolju prijazen material, ki ga mikroorganizmi v naravi lahko razgradijo, zato ne bo dolgoročno onesnaževal okolja. Poleg tega ima CMC nizko toksičnost in visoko varnost ter dobro varnostno evidenco v živilskih in farmacevtskih aplikacijah. Kljub temu je zaradi njegove obsežne proizvodnje in uporabe še vedno treba posvetiti pozornost ravnanju s kemičnimi odpadki, ki lahko nastanejo med njegovim proizvodnim procesom.
Karboksimetil celuloza (CMC) je funkcionalno raznolik vodotopen anionski polimer. CMC, pridobljen s kemično modifikacijo, ohranja odlične lastnosti naravne celuloze, hkrati pa ima dobro topnost v vodi ter edinstvene fizikalne in kemijske lastnosti. S svojimi funkcijami zgoščevanja, želiranja, stabilizacije in drugih funkcij se CMC pogosto uporablja v številnih panogah, kot so hrana, medicina, dnevne kemikalije, pridobivanje nafte, tekstil in izdelava papirja. Zaradi varovanja okolja in varnosti je tudi prednostni dodatek v številnih izdelkih.
Čas objave: 23. avgusta 2024