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羧甲基纖維素的原理和用途

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羧甲基纖維素 羧甲基纖維素,是纖維素的羧甲基團取代產物。根據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、醫藥、日化、石油、造紙 、紡織、建筑等領域生產中得到廣泛應用。 目 錄 1名稱 2反應原理 3物理性質 4化學性質 5主要用途 6溶解方法 7儲存運輸 一、名稱 1.化學名稱: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、反應原理 CMC 的主要化學反應是纖維素和堿生成堿纖維素的堿化反應以及堿纖維素和一氯乙酸的醚化反 應。 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 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、丙酮等有機溶劑,可溶于含水60%的乙醇或丙酮溶液。有吸 濕性,對光熱穩定,粘度隨溫度升高而降低,溶液在PH值2~10穩定,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、化學性質 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,再與一氯醋酸反應制 得。構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品。平均每 1g干重導入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的分離。40%以上羥基為羧甲基置換者可溶于水形成穩定的高黏度膠體溶 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,不溶于乙醇等有機溶劑。CMC可作為粘合劑 、增稠劑、懸浮劑、乳化劑、分散劑、穩定劑、上漿劑等。 羧甲基纖維素鈉(CMC)是纖維素醚類中產量最大的、用途最廣、使用最為方便的產品,俗稱 為"工業味精"。 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應根據泥漿種類及地區、井深等不同條件來決定。 2、 用于紡織、印染工業 紡織行業將CMC作為上漿劑,用于棉、絲毛、化學纖維、混紡等強物 的輕紗上漿; 3、 用于造紙工業 CMC在造紙工業中可作紙面平滑劑、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;日用化學如牙膏工業CMC的甘油水溶液用作牙 膏的膠基;醫藥工業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,提高保水性和強度 7、 用于食品工業,食品工業采用高置換度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、粘結劑或因形劑 。 8、制藥業選用適當黏度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,分子結構更趨穩定,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。應用于羧甲基纖維素(CMC)可應用的所有行業,可提 供更好的穩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, 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,發生結團、結塊、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是:當CMC在水中均勻分散、沒有明顯的大的團塊狀物體存在時,便可以 停止攪拌,讓CMC和水在靜置的狀態下相互滲透、相互融合。 確定CMC完全溶化所需時間的依據有這樣幾方面: (1)CMC和水完全粘合、二者之間不存在固-液分離現象; (2)混合糊膠呈均勻一致的狀態,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、儲存運輸 本產品儲存保管時應注意防潮、防火、防高溫,要求存放在通風、干燥處。 運輸時防雨,裝卸嚴禁使用鐵鉤。本產品長期儲存加之堆壓,拆包時可能發生結塊,會引起使 用不便但不會影響質量。 本產品儲存時嚴禁與水接觸,否則將發生膠凝或部分溶解而造成不能使用。

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