羧甲基纖維素的原理和用途
2013.10.31羧甲基纖維素 羧甲基纖維素，是纖維素的羧甲基團(tuán)取代產(chǎn)物。根據(jù)其分子量或取代程度，可以是完全溶解的 或不可溶的多聚體，后者可作為弱酸型陽離子交換劑，用以分離中性或堿性蛋白質(zhì)等。羧甲基 纖維素可形成高粘度的膠體、溶液、有粘著、增稠、流動、乳化分散、賦形、保水、保護(hù)膠體 、薄膜成型、耐酸、耐鹽、懸濁等特性，且生理無害，因此在食品、醫(yī)藥、日化、石油、造紙 、紡織、建筑等領(lǐng)域生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。 目 錄 1名稱 2反應(yīng)原理 3物理性質(zhì) 4化學(xué)性質(zhì) 5主要用途 6溶解方法 7儲存運(yùn)輸 一、名稱 1.化學(xué)名稱：羧甲基纖維素鈉，又稱羧甲基纖維素 2.漢語拼音：suō jiǎ jī xiān wéi sù 3. 英文全稱：Carboxyl methyl Cellulose 4. 英文簡稱：CMC 英文別名 carboxy-methyl cellulose; carboxymethyl cellulose; cellulose carboxymethyl ether; cmc-4lf; carbose; carboximethylcellulosum; carboxymethyl cellulose ether; carboxymethylated cellulose pulp; carboxymethylcellulose; carboxymethylcellulosum; carmellose; carmellosum; carmelosa; cellulose gum 7h; cellulose carboxymethylate; cellulose, (carboxymethyl); cellulose, ether with glycolic acid; celluloseglycolic acid; colloresine; croscarmellose; croscarmellosum; cm-cellulose; FEMA No. 2239; Duodcel; Glycocel TA; hexose - acetic acid (1:1) CAS:9000-11-7;177317-30-5;191616-54-3;196886-89-2;204336-41-4[1] 分子式：[C6H7O2(OH)2CH2COONa]n 二、反應(yīng)原理 CMC 的主要化學(xué)反應(yīng)是纖維素和堿生成堿纖維素的堿化反應(yīng)以及堿纖維素和一氯乙酸的醚化反 應(yīng)。 第一步:堿化: [C6H7O2(OH) 3] n + nNaOH→[C6H7O2(OH) 2ONa ] n + nH2O 第二步:醚化: [C6H7O2(OH) 2ONa ] n + nClCH2COONa →[C6H7O2(OH) 2OCH2COONa ] n + nNaCl 三、物理性質(zhì) 羧甲基纖維素鈉（CMC）屬陰離子型纖維素醚類，外觀為白色或微黃色絮狀纖維粉末或白色粉 末，無嗅無味，無毒；易溶于冷水或熱水，形成具有一定粘度的透明溶液。溶液為中性或微堿 性，不溶于乙醇、乙醚、異丙醇、丙酮等有機(jī)溶劑，可溶于含水60%的乙醇或丙酮溶液。有吸 濕性，對光熱穩(wěn)定，粘度隨溫度升高而降低，溶液在PH值2～10穩(wěn)定，PH低于2，有固體析出 ，PH值高于10粘度降低。變色溫度227℃，炭化溫度252℃，2%水溶液表面張力71mn/n。 四、化學(xué)性質(zhì) 由羧甲基取代基的纖維素衍生物，用氫氧化鈉處理纖維素形成堿纖維素，再與一氯醋酸反應(yīng)制 得。構(gòu)成纖維素的葡萄糖單位有3個可被置換的羥基，因此可獲得不同置換度的產(chǎn)品。平均每 1g干重導(dǎo)入1mmol羧甲基者，在水及稀酸中不溶解，但能膨潤，用于離子交換層析。羧甲基 pKa在純水中約為4，在0.5mol/L NaCl中約為3.5，是弱酸性陽離子交換劑，通常于pH4以上用 于中性和堿性蛋白質(zhì)的分離。40%以上羥基為羧甲基置換者可溶于水形成穩(wěn)定的高黏度膠體溶 液。適合于飲料方面加工 五、主要用途 羧甲基纖維素（CMC)為無毒無味的白色絮狀粉末，性能穩(wěn)定，易溶于水，其水溶液為中性或 堿性透明粘稠液體，可溶于其它水溶性膠及樹脂，不溶于乙醇等有機(jī)溶劑。CMC可作為粘合劑 、增稠劑、懸浮劑、乳化劑、分散劑、穩(wěn)定劑、上漿劑等。 羧甲基纖維素鈉（CMC）是纖維素醚類中產(chǎn)量最大的、用途最廣、使用最為方便的產(chǎn)品，俗稱 為"工業(yè)味精"。 1、 用于石油、天然氣的鉆探、掘井等工程 ①含CMC的泥漿能使井壁形成薄而堅，滲透性低的濾餅，使失水量降低。 ②在泥漿中加入CMC后，能使鉆機(jī)得到低的初切力，使泥漿易于放出裹在里面的氣體，同時把 碎物很快棄于泥坑中。 ③鉆井泥漿和其它懸浮分散體一樣，具有一定的存在期，加入CMC后能使它穩(wěn)定而延長存在期 。 ④含有CMC的泥漿，很少受霉菌影響，因此，毋須維持很高的PH值，也不必使用防腐劑。 ⑤含CMC作鉆井泥漿洗井液處理劑，可抗各種可溶性鹽類的污染。 ⑥含CMC的泥漿，穩(wěn)定性良好，即使溫度在150℃以上仍能降低失水。 高粘度、高取代度的CMC適用于密度較小的泥漿，低粘度高取代度的CMC適用于密度大的泥漿 。選用CMC應(yīng)根據(jù)泥漿種類及地區(qū)、井深等不同條件來決定。 2、 用于紡織、印染工業(yè) 紡織行業(yè)將CMC作為上漿劑，用于棉、絲毛、化學(xué)纖維、混紡等強(qiáng)物 的輕紗上漿； 3、 用于造紙工業(yè) CMC在造紙工業(yè)中可作紙面平滑劑、施膠劑。在紙漿中加入0.1%～0.3%的 CMC能使紙張增強(qiáng)抗張力40%～50%，抗壓破裂度增加50%，揉性增大4～5倍。 4、 CMC加入合成洗滌劑中可作為污垢吸附劑；日用化學(xué)如牙膏工業(yè)CMC的甘油水溶液用作牙 膏的膠基；醫(yī)藥工業(yè)用作增稠劑和乳化劑；CMC水溶液增粘后用作浮游選礦等。 5、 用于陶瓷工業(yè)中可做毛坯的膠粘劑、可塑劑、釉藥的懸浮劑、固色劑等。 6、 用于建筑，提高保水性和強(qiáng)度 7、 用于食品工業(yè)，食品工業(yè)采用高置換度CMC作冰淇淋、罐頭、速煮面的增稠劑、啤酒的泡 沫穩(wěn)定劑等，在加工果醬、糖汁、果子露、點心、冰淇淋飲料等做為增稠劑、粘結(jié)劑或因形劑 。 8、制藥業(yè)選用適當(dāng)黏度CMC作片劑的黏合劑、崩解劑，混懸劑的助懸劑等。 延伸 羧甲基纖維素(CMC)的高端替代產(chǎn)品為聚陰離子纖維素((PAC)亦是一種陰離子型纖維素醚，具 有更高的取代度和取代均勻度，分子鏈較短，分子結(jié)構(gòu)更趨穩(wěn)定，因此具有更好的抗鹽、抗酸 、抗鈣、耐高溫等性能，溶解性亦增強(qiáng)。應(yīng)用于羧甲基纖維素(CMC)可應(yīng)用的所有行業(yè)，可提 供更好的穩(wěn)定性能和滿足更高的工藝要求。 六、溶解方法 將CMC直接與水混合，配制成糊狀膠液后，備用。在配置CMC糊膠時，先在帶有攪拌裝置的配 料缸內(nèi)加入一定量的干凈的水，在開啟攪拌裝置的情況下，將CMC緩慢均勻地撒到配料缸內(nèi)， 不停攪拌，使CMC和水完全融合、CMC能夠充分溶化。在溶化CMC時，之所以要均勻撒放、 并不斷攪拌，目的是“為了防止CMC與水相遇時，發(fā)生結(jié)團(tuán)、結(jié)塊、降低CMC溶解量的問題”， 并提高CMC的溶解速度。攪拌的時間和CMC完全溶化的時間并不一致，是兩個概念，一般來說 ，攪拌的時間要比CMC完全溶化所需的時間短得多，二者所需的時間視具體情況而定。 確定攪拌時間的依據(jù)是：當(dāng)CMC在水中均勻分散、沒有明顯的大的團(tuán)塊狀物體存在時，便可以 停止攪拌，讓CMC和水在靜置的狀態(tài)下相互滲透、相互融合。 確定CMC完全溶化所需時間的依據(jù)有這樣幾方面： （1）CMC和水完全粘合、二者之間不存在固－液分離現(xiàn)象； （2）混合糊膠呈均勻一致的狀態(tài)，表面平整光滑； （3）混合糊膠色澤接近無色透明，糊膠中沒有顆粒狀物體。從CMC被投入到配料缸中與水混 合開始，到CMC完全溶解，所需的時間在10～20小時之間。 七、儲存運(yùn)輸 本產(chǎn)品儲存保管時應(yīng)注意防潮、防火、防高溫，要求存放在通風(fēng)、干燥處。 運(yùn)輸時防雨，裝卸嚴(yán)禁使用鐵鉤。本產(chǎn)品長期儲存加之堆壓，拆包時可能發(fā)生結(jié)塊，會引起使 用不便但不會影響質(zhì)量。 本產(chǎn)品儲存時嚴(yán)禁與水接觸，否則將發(fā)生膠凝或部分溶解而造成不能使用。
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