Carboxymethyl cellulose (CMC) là một polyme có giá trị công nghiệp quan trọng. Nó là một ete cellulose anion hòa tan trong nước có nguồn gốc từ cellulose tự nhiên. Cellulose là một trong những polyme hữu cơ phong phú nhất trong tự nhiên và là thành phần chính của thành tế bào thực vật. Bản thân cellulose có khả năng hòa tan trong nước kém, nhưng thông qua biến đổi hóa học, cellulose có thể được chuyển hóa thành các dẫn xuất có khả năng hòa tan trong nước tốt và CMC là một trong số đó.
Cấu trúc phân tử của CMC thu được bằng cách ete hóa phần hydroxyl (-OH) của phân tử xenlulo với axit chloroacetic (ClCH2COOH) để tạo ra nhóm thế carboxymethyl (-CH2COOH). Cấu trúc của CMC vẫn giữ cấu trúc chuỗi β-1,4-glucose của cellulose, nhưng một số nhóm hydroxyl trong đó được thay thế bằng nhóm carboxymethyl. Vì vậy, CMC vẫn giữ được đặc tính chuỗi polyme của cellulose và có chức năng của nhóm carboxymethyl.
Tính chất hóa học của CMC
CMC là một polyme anion. Vì nhóm carboxyl (—CH2COOH) trong cấu trúc của nó có thể ion hóa để tạo ra điện tích âm trong dung dịch nước, CMC có thể tạo thành dung dịch keo ổn định sau khi hòa tan trong nước. Độ hòa tan trong nước và độ hòa tan của CMC bị ảnh hưởng bởi mức độ thay thế (DS) và mức độ trùng hợp (DP). Mức độ thay thế đề cập đến số lượng nhóm hydroxyl được thay thế bằng nhóm carboxyl trong mỗi đơn vị glucose. Nói chung, mức độ thay thế càng cao thì khả năng hòa tan trong nước càng tốt. Ngoài ra, độ hòa tan và độ nhớt của CMC ở các giá trị pH khác nhau cũng khác nhau. Nói chung, nó cho thấy khả năng hòa tan và ổn định tốt hơn trong điều kiện trung tính hoặc kiềm, trong khi ở điều kiện axit, độ hòa tan của CMC sẽ giảm và thậm chí có thể kết tủa.
Tính chất vật lý của CMC
Độ nhớt của dung dịch CMC là một trong những tính chất vật lý quan trọng nhất của nó. Độ nhớt của nó liên quan đến nhiều yếu tố, bao gồm nồng độ dung dịch, mức độ thay thế, mức độ trùng hợp, nhiệt độ và giá trị pH. Đặc tính nhớt này của CMC cho phép nó thể hiện tác dụng làm đặc, tạo gel và ổn định trong nhiều ứng dụng. Độ nhớt của CMC còn có đặc tính cắt mỏng, nghĩa là độ nhớt sẽ giảm dưới lực cắt cao, điều này có lợi cho một số ứng dụng đòi hỏi tính lưu động cao.
Các lĩnh vực ứng dụng của CMC
Do tính chất vật lý và hóa học độc đáo, CMC được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Dưới đây là một số lĩnh vực ứng dụng chính:
Công nghiệp thực phẩm: CMC được sử dụng làm chất làm đặc, chất ổn định và chất nhũ hóa trong công nghiệp thực phẩm. Nó có thể cải thiện kết cấu và độ ổn định của thực phẩm, chẳng hạn như các ứng dụng phổ biến trong kem, sữa chua, thạch và nước sốt.
Ngành dược phẩm: CMC được dùng làm tá dược cho thuốc và chất kết dính cho viên nén trong lĩnh vực dược phẩm. Nó cũng được sử dụng như một chất dưỡng ẩm và tạo màng trong băng vết thương.
Hóa chất hàng ngày: Trong các sản phẩm hàng ngày như kem đánh răng, dầu gội, chất tẩy rửa,… CMC được sử dụng làm chất làm đặc, chất tạo huyền phù và chất ổn định giúp sản phẩm duy trì hình thức và tính năng tốt.
Khoan dầu: CMC được sử dụng làm chất tăng cường độ nhớt và chất lọc trong dung dịch khoan dầu, có thể cải thiện tính chất lưu biến của dung dịch khoan và ngăn chặn sự xâm nhập quá mức của dung dịch khoan.
Công nghiệp dệt và sản xuất giấy: Trong ngành dệt may, CMC được sử dụng làm bột dệt và chất hoàn thiện, còn trong ngành sản xuất giấy, nó được dùng làm chất gia cố và chất hồ cho giấy để cải thiện độ bền và độ mịn của giấy.
Bảo vệ và an toàn môi trường
CMC là vật liệu thân thiện với môi trường, có thể bị phân hủy bởi các vi sinh vật trong tự nhiên nên sẽ không gây ô nhiễm lâu dài cho môi trường. Ngoài ra, CMC có độc tính thấp, độ an toàn cao và có thành tích an toàn tốt trong các ứng dụng thực phẩm và dược phẩm. Tuy nhiên, do sản xuất và ứng dụng quy mô lớn nên vẫn cần chú ý đến việc xử lý chất thải hóa học có thể phát sinh trong quá trình sản xuất.
Carboxymethyl cellulose (CMC) là một polyme anion tan trong nước có chức năng đa dạng. CMC thu được bằng cách biến đổi hóa học vẫn giữ được các đặc tính tuyệt vời của cellulose tự nhiên trong khi có khả năng hòa tan trong nước tốt và các tính chất vật lý và hóa học độc đáo. Với khả năng làm đặc, tạo gel, ổn định và các chức năng khác, CMC đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp như thực phẩm, y học, hóa chất hàng ngày, khoan dầu, dệt may và sản xuất giấy. Tính an toàn và bảo vệ môi trường của nó cũng khiến nó trở thành chất phụ gia được ưa chuộng trong nhiều sản phẩm.
Thời gian đăng: 23-08-2024