Η καρβοξυμεθυλ κυτταρίνη νατρίου (CMC) είναι μια πολυμερή ένωση που χρησιμοποιείται ευρέως σε πολλές βιομηχανίες όπως τρόφιμα, φάρμακα, καλλυντικά, κλωστοϋφαντουργικά προϊόντα, χαρτί και γεώτρηση πετρελαίου. Λαμβάνεται με χημική τροποποίηση της κυτταρίνης. Τα δομικά χαρακτηριστικά του είναι ότι ορισμένες ομάδες υδροξυλίου στα μόρια κυτταρίνης αντικαθίστανται από ομάδες καρβοξυμεθυλίου (-Ch2COOH) και σε συνδυασμό με ιόντα νατρίου για να σχηματίσουν υδατοδιαλυτά άλατα νατρίου.
1 Χημική δομή και ιδιότητες
Ο χημικός τύπος καρβοξυμεθυλ κυτταρίνης νατρίου είναι (C6H7O2 (OH) 2Ch2Coona) Ν, η οποία έχει ορισμένη διαλυτότητα και απορρόφηση νερού. Η βασική δομή της είναι μια γραμμική δομή που αποτελείται από μόρια κυτταρίνης-γλυκόζης-γλυκόζης. Μετά από χημική τροποποίηση, ορισμένες ή όλες οι ομάδες υδροξυλίου στα μόρια κυτταρίνης αντικαθίστανται από ομάδες καρβοξυμεθυλίου για να σχηματίσουν υδατοδιαλυτά μόρια με αρνητικές φορτίες. Συγκεκριμένα, η μοριακή αλυσίδα καρβοξυμεθυλ κυτταρίνης νατρίου περιέχει μεγάλο αριθμό ομάδων καρβοξυμεθυλίου (-Ch2COOH), οι οποίες μπορούν να αλληλεπιδρούν με μόρια νερού, δίνοντάς της καλές χαρακτηριστικά διαλυτότητας και ιξώδους.
Το CMC έχει τις ακόλουθες βασικές ιδιότητες:
Διαλυτότητα νερού: Η καρβοξυμεθυλ κυτταρίνη νατρίου μπορεί να διαλυθεί γρήγορα σε νερό για να σχηματίσει ένα ομοιόμορφο κολλοειδές διάλυμα.
Ιξώδες: Το υδατικό διάλυμα CMC έχει υψηλό ιξώδες και το ιξώδες σχετίζεται με τη συγκέντρωση του μοριακού βάρους και του διαλύματος.
Σταθερότητα: Η CMC έχει καλή σταθερότητα σε οξύ, αλκαλική και υψηλή θερμοκρασία, αλλά σε ένα ισχυρό οξύ ή αλκαλικό περιβάλλον, η σταθερότητα του CMC θα μειωθεί.
Ρυθμίσεων: Ρυθμίζοντας το μοριακό βάρος και τον βαθμό υποκατάστασης του CMC, οι φυσικές και χημικές του ιδιότητες μπορούν να ελεγχθούν με ακρίβεια.
2. Μέθοδος προετοιμασίας
Η καρβοξυμεθυλ κυτταρίνη νατρίου συνήθως παρασκευάζεται με αντίδραση κυτταρίνης και χλωροξικού νατρίου σε αλκαλικό περιβάλλον. Τα συγκεκριμένα βήματα είναι τα εξής:
Προ -θεραπεία κυτταρίνης: Πρώτον, η κυτταρίνη (όπως οι βαμβακερές ίνες) πλένεται για να απομακρυνθεί οι ακαθαρσίες.
Αντίδραση αλκαλικοποίησης: Η προεπεξεργασμένη κυτταρίνη αντιδρά με διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου για να διαχωριστεί το τμήμα υδροξυλίου στο μόριο κυτταρίνης για να σχηματίσει ένα ενεργό άλας νατρίου κυτταρίνης.
Αντίδραση υποκατάστασης: Υπό αλκαλικές συνθήκες, προστίθεται χλωροξικό νάτριο και το χλωροξικό νάτριο αντιδρά με κυτταρίνη νατρίου, έτσι ώστε οι ομάδες υδροξυλίου στα μόρια κυτταρίνης να αντικαθίστανται από καρβοξυμεθυλικές ομάδες.
Πλύσιμο και ξήρανση: Μετά την ολοκλήρωση της αντίδρασης, το προϊόν πλένεται με νερό για να απομακρυνθεί οι ακαθαρσίες και τελικά λαμβάνεται καθαρισμένη καρβοξυμεθυλ κυτταρίνη νατρίου.
3. Πεδία εφαρμογής
Λόγω της καλής υδατοδιαλυτότητας, της πάχυνσης και της σταθερότητας, η καρβοξυμεθυλ κυτταρίνη νατρίου χρησιμοποιείται ευρέως στα ακόλουθα πεδία:
Βιομηχανία τροφίμων: Ως πυκνωτής, σταθεροποιητής, γαλακτωματοποιητής, πράκτορας πηκτής κλπ. Βρίσκεται συνήθως σε τρόφιμα όπως παγωτό, ζελέ, καρυκεύματα, στιγμιαία σούπα κλπ. Η κύρια λειτουργία του είναι να βελτιώσει τη γεύση των τροφίμων, να επεκτείνει τη διάρκεια ζωής και να αυξήσει τη συνέπεια.
Φαρμακευτική βιομηχανία: Ως συνδετικό υλικό, παράγοντας παρατεταμένης απελευθέρωσης, παράγοντας αναστολής και παχυντή για φάρμακα, χρησιμοποιείται σε δισκία, κάψουλες, στοματικά υγρά, τοπικές αλοιφές και άλλα παρασκευάσματα. Επιπλέον, το CMC χρησιμοποιείται επίσης ως αιμοστατικό υλικό για χειρουργική επέμβαση και οδοντικά υλικά.
Καλλυντική βιομηχανία: Χρησιμοποιείται στην παραγωγή λοσιόν, κρέμες, σαμπουάν, οδοντόκρεμες και άλλα προϊόντα ως πυκνωτής και σταθεροποιητής. Μπορεί να ρυθμίσει το ιξώδες του προϊόντος και να ενισχύσει την εμπειρία του χρήστη.
Βιομηχανία χαρτοπαικτικών λεσχών: Ως παράγοντας επεξεργασίας επιφάνειας για χαρτί, η CMC μπορεί να βελτιώσει τη δύναμη, την αντίσταση και την εκτύπωση του χαρτιού και τη μείωση της σκόνης στην επιφάνεια του χαρτιού.
Διάτρηση πετρελαίου: Κατά τη διάρκεια της γεώτρησης του πετρελαίου, το CMC χρησιμοποιείται σε υγρό γεώτρησης για να πυκνώσει και να σταθεροποιήσει το υγρό γεώτρησης, βοηθά στην απομάκρυνση των μοσχευμάτων των βράχων γύρω από το τρυπάνι και να σταθεροποιήσει το τοίχωμα του φρεατίου.
Κλωστοϋφαντουργική βιομηχανία: Ως διασπορά βαφής και πρόσθετο εκτύπωσης, το CMC μπορεί να βελτιώσει την ομοιομορφία βαφής και την ποιότητα των κλωστοϋφαντουργικών προϊόντων.
4. Ασφάλεια και περιβαλλοντικές επιπτώσεις
Η καρβοξυμεθυλ κυτταρίνη νατρίου θεωρείται γενικά ασφαλής και η χρήση της στα τρόφιμα και την ιατρική έχει εγκριθεί από το διεθνές κώδικα προσθέτων τροφίμων και τους σχετικούς κανονισμούς πολλών χωρών. Είναι μη τοξικό στο ανθρώπινο σώμα και δεν θα έχει σημαντικό αντίκτυπο στο οικολογικό περιβάλλον, επομένως χρησιμοποιείται ευρέως.
Ωστόσο, παρόλο που η ίδια η CMC είναι φιλική προς το περιβάλλον, η παραγωγική του διαδικασία μπορεί να περιλαμβάνει τη χρήση ορισμένων χημικών αντιδραστηρίων και θεμάτων επεξεργασίας λυμάτων. Ως εκ τούτου, είναι απαραίτητο να δοθεί προσοχή στα μέτρα προστασίας του περιβάλλοντος κατά τη διάρκεια της παραγωγικής διαδικασίας για τη μείωση της εκπομπής επιβλαβών ουσιών.
Η καρβοξυμεθυλ κυτταρίνη νατρίου είναι ένα ευρέως χρησιμοποιούμενο και πολυλειτουργικό πολυμερές υλικό. Οι πυκνότητες, σταθεροποιητικές και πηκτές ιδιότητες καθιστούν σημαντικό για πολλές βιομηχανίες. Από τα τρόφιμα, την ιατρική στη βιομηχανία, η CMC διαδραματίζει σημαντικό ρόλο. Με τη συνεχή πρόοδο της τεχνολογίας στο μέλλον, το πεδίο εφαρμογής του CMC μπορεί να επεκταθεί περαιτέρω.
Χρόνος δημοσίευσης: Φεβ-20-2025