У хімічній промисловості КМЦ (натрію карбоксиметилцелюлози) також називають КМЦ. КМЦ є важливою похідною целюлози, отриманою шляхом хімічної модифікації природної целюлози. Зокрема, молекулярна структура CMC полягає в тому, що в молекулу целюлози вводяться карбоксиметильні групи, що надає їй багато нових фізичних і хімічних властивостей, тому вона широко використовується в хімічній, харчовій, медичній та інших галузях промисловості.
1. Хімічна будова та властивості КМЦ
КМЦ — ефірна сполука целюлози, отримана реакцією целюлози та хлороцтової кислоти, її основною структурною одиницею є β-1,4-глюкозне кільце. На відміну від природної целюлози, в молекулярну структуру КМЦ введені карбоксиметильні групи, що дозволяє їй утворювати в’язкий колоїдний розчин у воді. Молекулярну масу CMC можна регулювати відповідно до ступеня реакції, а CMC з різною молекулярною масою демонструють різну розчинність і в’язкість під час застосування. На розчинність і в'язкість КМЦ впливає ступінь заміщення (тобто кількість замісників у молекулі целюлози). КМЦ з високим ступенем заміщення зазвичай має більш високу розчинність у воді і в'язкість. КМЦ має високу хімічну стабільність, має певну толерантність до кислотних і лужних середовищ, нетоксичний і нешкідливий, відповідає стандартам захисту навколишнього середовища та охорони здоров'я.
2. Процес виробництва КМЦ
Процес виробництва CMC включає три етапи: підлужнення, етерифікацію та дообробку.
Підлужнення: целюлозу (зазвичай із натуральних матеріалів, таких як бавовна та деревна целюлоза) обробляють гідроксидом натрію для посилення гідроксильної активності целюлози, що зручно для подальших реакцій.
Етерифікація: до підщелаченої целюлози додають хлорацетат натрію, і в результаті реакції вводять карбоксиметильні групи для перетворення целюлози в карбоксиметилцелюлозу.
Постобробка: КМЦ, що утворюється в результаті реакції, нейтралізують, фільтрують, сушать і подрібнюють, щоб остаточно отримати продукти з різними характеристиками. Ступінь заміщення та молекулярну масу продукту можна регулювати, контролюючи умови реакції, концентрацію сировини та час реакції, щоб отримати продукти CMC з різними властивостями в’язкості та розчинності.
3. Експлуатаційні характеристики КМК
Як високоефективний загусник, стабілізатор, плівкоутворювач і адгезив КМЦ має наступні робочі характеристики:
Хороша розчинність у воді: КМЦ легко розчиняється у воді та може утворювати прозорий колоїдний розчин, а процес розчинення м’який і простий в експлуатації.
Сильний ефект загущення: КМЦ може значно збільшити в’язкість розчину при нижчій концентрації, що робить його значним застосуванням у багатьох випадках, коли потрібні ефекти загущення.
Стабільність: CMC має високу толерантність до кислот, лугів, світла, тепла тощо, а також має хорошу стабільність розчину.
Безпечний і нетоксичний: CMC широко використовується в харчовій, медичній та інших галузях промисловості. Він безпечний і нетоксичний і підходить для матеріалів, що безпосередньо або непрямо контактують з харчовими продуктами.
4. Сфери застосування КМК
Харчова промисловість: CMC широко використовується як загусник, емульгатор, стабілізатор тощо в харчовій промисловості. Його можна використовувати в морозиві, джемі, приправах, напоях, молочних продуктах тощо для ефективного покращення текстури, смаку та стабільності їжі. Наприклад, КМЦ як загусник у морозиві може ефективно запобігати утворенню кристалів льоду та робити смак морозива більш гладким.
Фармацевтична промисловість: у фармацевтичній галузі КМЦ можна використовувати як клей для таблеток, матрицю для мазей і загусник для деяких рідких ліків. CMC також має певні властивості адгезії та плівкоутворення, що може покращити ефект контрольованого вивільнення ліків і підвищити стабільність і швидкість поглинання ліків.
Повсякденна хімічна промисловість: у косметиці та засобах особистої гігієни CMC широко використовується в лосьйонах, кремах, шампунях та інших продуктах як загусник і стабілізатор. Хороша водорозчинність і плівкоутворювальні властивості КМЦ дозволяють стабілізувати структуру косметики та покращити м’якість продукту.
Нафтова промисловість: CMC відіграє роль загусника та фільтруючого агента в буровій рідині, рідині для гідророзриву та цементному розчині, ефективно знижуючи ризик втрати рідини та блокування під час буріння, а також покращуючи ефективність і безпеку буріння.
Текстильна та паперова промисловість: КМЦ можна використовувати як агент для проклеювання пряжі, оздоблювальний агент для текстилю та добавку для паперу в текстильній та паперовій галузях, що може покращити міцність пряжі та водостійкість і міцність на розрив паперу.
5. Ринковий попит і перспективи розвитку КМК
Зі швидким розвитком світової економіки та технологічним прогресом ринковий попит на CMC зростає. Особливо в харчовій та фармацевтичній промисловості, оскільки споживачі приділяють більше уваги здоров’ю та безпеці, натуральний і нешкідливий загусник CMC поступово замінив деякі синтетичні хімічні речовини. Очікується, що в майбутньому попит на ринок CMC продовжить розширюватися, особливо в перспективах застосування харчових загусників, бурових розчинів, носіїв з контрольованим вивільненням ліків тощо.
Оскільки джерелом сировини для CMC є в основному натуральна целюлоза, процес виробництва є відносно екологічним. Для того, щоб задовольнити тенденцію розвитку зеленої хімічної промисловості, процес виробництва КМЦ також постійно вдосконалюється, наприклад, скорочення викидів забруднюючих речовин у процесі виробництва, покращення використання ресурсів тощо, і прагне, щоб виробництво КМЦ відповідало меті сталого розвитку.
Як важлива похідна целюлози, натрій-карбоксиметилцелюлоза (CMC) широко використовується в багатьох галузях промисловості, таких як хімічна, харчова, медична, щоденна хімія, нафтова, текстильна та паперова промисловість завдяки своїй унікальній розчинності у воді, загущенню та добрій стабільності. З розвитком технологій і збільшенням ринкового попиту виробничий процес і сфери застосування CMC постійно розширюються, і він має важливий потенціал розвитку в сферах зеленої хімічної промисловості та високопродуктивних застосувань у майбутньому.
Час публікації: 01 листопада 2024 р