Свойства карбоксиметилцеллюлозы

Карбоксиметилцеллюлоза (CMC)Представляет собой широко используемый водорастворимый эфир целлюлозы, который производится из натуральной целлюлозы посредством химических реакций, таких как щелочение и этерификация. Благодаря хорошему утолщению, удержанию воды, стабильности эмульгирования и биосовместимости, CMC широко используется в пищевой, медицинской, нефтяной, керамической, бумажной, повседневной химии и других областях.

1. Химическая структура и классификация

Карбоксиметилцеллюлоза представляет собой анионный линейный полимер, основной структурной единицей которого является глюкоза, а основная цепь целлюлозы связана β-1, 4-гликозидными связями, часть ее гидроксильных групп (-OH) замещена карбоксиметилом (-CH2COOH). Степень карбоксиметилзамещения выражается как «степень замещения (DS)», которая обычно составляет от 0,4 до 1,4. Чем выше DS, тем лучше растворимость и производительность CMC.

КМЦ можно разделить на следующие типы в зависимости от степени замещения, чистоты и степени натриевой соли:

Промышленный класс CMC

Чистая ранг КМК

КМЦ особой чистоты (как для еды или медицины)

В коммерческих применениях обычно используется натриевая соль, карбоксиметилцеллюлоза натрия (CMC-Na), поскольку она более стабильна и более растворима в воде.

2. Физические и химические свойства

2,1. Внешность

CMC обычно белый или светло-желтый порошок или гранулы, без запаха и вкуса. Он гигроскопичен и легко поглощает воду и агломераты в воздухе.

2,2. Растворимость

CMC является типичным водорастворимым полимером, который может быть быстро диспергирован в холодной воде с образованием прозрачного или слегка мутного коллоидного раствора. Он нерастворим в органических растворителях, таких как этанол и эфир, но может образовывать осадок с растворителем, смешанным водно-спиртом. На растворимость влияют такие факторы, как молекулярная масса, степень замещения и pH.

2,3. Стабильность pH

CMC имеет хорошую стабильность в диапазоне рН от 4 до 10. В нейтральных или слабых щелочных условиях производительность стабильна. Если он находится в сильной кислотной или сильной щелочной среде, он легко гидролизируется и разлагается, что приводит к снижению вязкости.

2,4. Термическая стабильность

Сухой порошок CMC является относительно стабильным при комнатной температуре, и он начнет разлагаться при нагревании до более чем 200 ° C. В водном растворе он может оставаться стабильным при нагревании примерно до 70 ° С, и вязкость будет постепенно уменьшаться выше этой температуры.

3. Реологическое поведение

CMC является типичной псевдопластической жидкостью (тип утончения ножниц). То есть: вязкость высока при низких скоростях сдвига, а вязкость уменьшается по мере увеличения скорости сдвига. Это реологическое свойство очень важно для таких продуктов, как покрытия, зубные пасты и моющие средства, и помогает улучшить стабильность хранения и строительные свойства.

КМЦ также проявляет определенную тиксотропию, то есть вязкость уменьшается после перемешивания и частично восстанавливается после стояния, что очень полезно в ситуациях, когда требуется «строительный поток и стабильное использование».

4. Фильм-формируя и делая эмульсию свойства

CMC имеет определенное пленкообразующее свойство и может образовывать однородную и гибкую пленку. Он часто используется в покрытиях, склеивании бумаги, пищевых покрытиях и т. Д. Кроме того, его анионные свойства дают ему определенный эффект эмульгирования и стабилизации дисперсии, который может стабилизировать масляную водную смесь и предотвратить разделение фаз.

5. удержание воды и коллоидная защита

CMC может значительно улучшить водоудерживающие характеристики системы, особенно в строительном растворе, плиточных клеях и пищевой промышленности, что может эффективно предотвратить потерю воды и улучшить строительные или вкусовые характеристики. Своя способность предохранения от коллоида также сильна, которая может стабилизировать подвес и предотвратить флокуляцию и высыпание частицы.

6. Биосовместимость и безопасность

КМЦ получен из натуральной целлюлозы, обладает хорошей биосовместимостью и биоразлагаемостью, низкой токсичностью и широко используется в медицине и пищевой промышленности. Например, он используется в качестве планшетного клея и материала с длительным высвобождением в медицине; в качестве загустителя, стабилизатора, увлажнителя и т. Д. В пищевых продуктах.

7. Совместимость с другими веществами

CMC имеет хорошую совместимость в различных системах, но он может реагировать и осаждаться при смешивании с катионными полимерами или сильными электролитами. Кроме того, высоковалентные ионы металлов (такие как Fe³⁺, Ca²⁺) также могут вызывать осадки КМЦ, и соответствующий тип и концентрация должны быть выбраны в соответствии со сценарием использования.

8. Факторы, влияющие на производительность CMC

Степень замещения (DS): влияет на растворимость, вязкость и стабильность раствора.

Молекулярный вес: напрямую определяет вязкость. Чем больше молекулярная масса, тем выше вязкость.

Чистота и содержание натрия: влияют на прозрачность раствора и его применимость для пищевых и медицинских целей.

Концентрация раствора: чем выше концентрация, тем больше вязкость, пока не образуется состояние геля.

Карбоксиметилцеллюлоза (CMC) представляет собой водорастворимый полимерный материал.С отличной производительностью и широким применением. Он объединяет несколько функций, таких как утолщение, удержание воды, диспергирование, эмульгирование, образование пленки и склеивание. Он естественным образом получен, разлагается и не имеет токсичных побочных эффектов. Она имеет весьма высокое значение применения в полях еды, медицины, и ежедневных химикатов. В будущем, с увеличением спроса на экологически чистые материалы, CMC, как ожидается, будет играть роль в более новых областях.