Натриевата карбоксиметил целулоза (CMC) е полимерно съединение, широко използвано в много индустрии като храна, медицина, козметика, текстил, хартия и сондаж за масло. Получава се чрез химическа модификация на целулозата. Структурните му характеристики са, че някои хидроксилни групи в целулозните молекули се заменят от карбоксиметилови групи (–CH2COOH) и се комбинират с натриеви йони за образуване на водоразтворими натриеви соли.
1. Химическа структура и свойства
Химическата формула на натриевата карбоксиметил целулоза е (C6H7O2 (OH) 2CH2COONA) N, която има определена разтворимост и абсорбция на вода. Основната му структура е линейна структура, съставена от целулозни мономери-глюкозни молекули. След химическа модификация някои или всички хидроксилни групи върху целулозните молекули се заменят от карбоксиметилови групи, за да се образуват водоразтворими молекули с отрицателни заряди. По -конкретно, молекулярната верига на натриева карбоксиметил целулоза съдържа голям брой карбоксиметилови групи (–CH2COOH), които могат да взаимодействат с водните молекули, което му придава добри характеристики на разтворимост и вискозитет.
CMC има следните основни свойства:
Разтворимост на водата: Натриевата карбоксиметил целулоза може бързо да бъде разтворена във вода, за да се образува равномерен колоиден разтвор.
Вискозитет: Водният разтвор на CMC има висок вискозитет, а вискозитетът е свързан с нейното молекулно тегло и концентрация на разтвор.
Стабилност: CMC има добра стабилност към киселина, алкали и висока температура, но в силна киселина или алкална среда стабилността на CMC ще намалее.
Регулируемост: Чрез регулиране на молекулното тегло и степента на заместване на CMC неговите физически и химични свойства могат да бъдат прецизно контролирани.
2. Метод на подготовка
Натриевата карбоксиметил целулоза обикновено се приготвя чрез реагиране на целулоза и натриев хлороацетат в алкална среда. Специфичните стъпки са следните:
Предварително обработка на целулозата: Първо, целулозата (като памучно влакно) се промива, за да се отстранят примесите.
Реакция на алкалинизация: Предварително обработената целулоза се реагира с разтвор на натриев хидроксид, за да се отдели хидроксилната част в целулозната молекула, за да се образува активна целулозна натриева сол.
Реакция на заместване: При алкални условия се добавя натриев хлороацетат и натриев хлороацетат реагира с натриева целулоза, така че хидроксилните групи върху целулозните молекули да се заменят от карбоксиметил групи.
Измиване и изсушаване: След приключване на реакцията, продуктът се измива с вода за отстраняване на примесите и се получава накрая пречистена натриева карбоксиметил целулоза.
3. Полета за приложение
Поради добрата си разтворимост на вода, удебеляването и стабилността, натриевата карбоксиметил целулоза се използва широко в следните полета:
Хранителната промишленост: Като сгъстител, стабилизатор, емулгатор, желовен агент и др. Обикновено се среща в храни като сладолед, желе, подправка, незабавна супа и др. Основната му функция е да подобри вкуса на храната, да удължи срока на годност и да увеличи консистенцията.
Фармацевтична индустрия: Като свързващо вещество, агент с продължително освобождаване, суспендиращ агент и сгъстител за лекарства, той се използва в таблетки, капсули, орални течности, локални мехлеми и други препарати. В допълнение, CMC се използва и като хемостатичен материал за операция и зъбни материали.
Козметична индустрия: Използва се при производството на лосиони, кремове, шампоани, пасти за зъби и други продукти като сгъстител и стабилизатор. Той може да коригира вискозитета на продукта и да подобри потребителското изживяване.
Индустрия за създаване на хартия: Като повърхностен агент за хартия, CMC може да подобри силата, водоустойчивостта и отпечатването на хартия и да намали праха върху повърхността на хартията.
Пробиване на нефт: По време на сондажа на нефт CMC се използва при пробиване на течност за сгъстяване и стабилизиране на сондажната течност, спомагайте за премахването на скалните резници около свредлото и стабилизирате стената на кладенеца.
Текстилна индустрия: Като добавка за дисперсиране на багрила и печат, CMC може да подобри равномерността на боядисването и качеството на текстила.
4. Въздействие върху безопасността и околната среда
Натриевата карбоксиметил целулоза обикновено се счита за безопасна и употребата му в храните и лекарството е одобрена от международните хранителни добавки Codex и съответните разпоредби на много страни. Той е нетоксичен за човешкото тяло и няма да окаже значително влияние върху екологичната среда, така че се използва широко.
Въпреки че самият CMC е екологичен, производственият му процес може да включва използването на някои химически реагенти и проблеми с пречистването на отпадъчните води. Следователно е необходимо да се обърне внимание на мерките за опазване на околната среда по време на производствения процес, за да се намали излъчването на вредни вещества.
Натриевата карбоксиметил целулоза е широко използвана и многофункционален полимерен материал. Неговите сгъстяващи, стабилизиращи и желовни свойства го правят важно за много индустрии. От храната, медицината до индустрията, CMC играе важна роля. С непрекъснатото развитие на технологиите в бъдеще полето на CMC може да бъде допълнително разширено.
Време за публикация: 20 февруари2025