Eigenschappen van Carboxymethylcellulose

Carboxymethylcellulose (CMC)Is een veel gebruikte in water oplosbare cellulose-ether, die door chemische reacties als alkalisatie en etherificatie uit natuurlijke cellulose wordt gemaakt. Vanwege zijn goede verdikking, waterretentie, emulgatiestabiliteit en biocompatibiliteit, wordt CMC veel gebruikt in voedsel, medicijnen, aardolie, keramiek, papierfabricage, dagelijkse chemicaliën en andere velden.

1. Chemische structuur en classificatie

Carboxymethylcellulose is een anionisch lineair polymeer, waarvan de structurele basiseenheid glucose is, en de hoofdketen van cellulose verbonden door β-1, 4-glycosidebindingen, onderdeel van zijn hydroxylgroepen (-OH) worden vervangen door carboxymethyl (-CH₂COOH). De mate van carboxymethylsubstitutie wordt uitgedrukt als "substitutiegraad (DS)", die gewoonlijk varieert van 0,4 tot 1,4. Hoe hoger de DS, hoe beter de oplosbaarheid en prestaties van CMC.

CMC kan worden onderverdeeld in de volgende typen op basis van de mate van substitutie, zuiverheid en mate van natriumzout:

CMC van industriële kwaliteit

CMC van zuivere kwaliteit

Hoge zuiverheid CMC (zoals voor voedsel of medicijnen)

In commerciële toepassingen wordt zijn natriumzoutvorm, natriumcarboxymethylcellulose (CMC-Na), vaak gebruikt omdat het stabieler en beter oplosbaar is in water.

2. Fysische en chemische eigenschappen

2.1. Uiterlijk

CMC is meestal wit of lichtgeel poeder of korrels, geurloos en smaakloos. Het is hygroscopisch en absorbeert gemakkelijk water en agglomeraten in de lucht.

2.2. Oplosbaarheid

CMC is een typisch in water oplosbaar polymeer dat snel in koud water kan worden gedispergeerd om een heldere of enigszins troebele colloïdale oplossing te vormen. Het is onoplosbaar in organische oplosmiddelen zoals ethanol en ether, maar kan een neerslag vormen met een water-alcohol gemengd oplosmiddel. Oplosbaarheid wordt beïnvloed door factoren zoals molecuulgewicht, substitutiegraad en pH.

2.3. PH stabiliteit

CMC heeft een goede stabiliteit in het pH-bereik van 4 tot 10. Onder neutrale of zwakke alkalische omstandigheden zijn de prestaties stabiel. Als het zich in een sterk zuur of sterk alkalisch milieu bevindt, is het gemakkelijk te hydrolyseren en af te breken, wat resulteert in een afname van de viscositeit.

2.4. Thermische stabiliteit

Het droge poeder van CMC is relatief stabiel bij kamertemperatuur en het zal beginnen te ontleden wanneer het wordt verwarmd tot meer dan 200 ° C. In waterige oplossing kan het stabiel blijven bij verhitting tot ongeveer 70 ° C, en de viscositeit zal geleidelijk boven deze temperatuur afnemen.

3. Rheologisch gedrag

CMC is een typische pseudoplastische vloeistof (afschuifverdunningstype). Dat wil zeggen: de viscositeit is hoog bij lage afschuifsnelheden en de viscositeit neemt af naarmate de afschuifsnelheid toeneemt. Deze reologische eigenschap is erg belangrijk voor producten zoals coatings, tandpasta's en detergenten en helpt de opslagstabiliteit en constructie-eigenschappen te verbeteren.

CMC vertoont ook een bepaalde thixotropie, dat wil zeggen dat de viscositeit na roeren afneemt en gedeeltelijk herstelt na staan, wat zeer gunstig is in situaties waarin "constructiestroom en stabiel gebruik" vereist zijn.

4. Filmvormende en emulgerende eigenschappen

CMC heeft een bepaalde filmvormende eigenschap en kan een uniforme en flexibele film vormen. Het wordt vaak gebruikt in coatings, papierlijmen, voedselcoatings, enz. Bovendien geven zijn anionische eigenschappen het een bepaald emulgatie-en dispersiestabilisatie-effect, dat het olie-watermengsel kan stabiliseren en fasescheiding kan voorkomen.

5. Waterretentie en colloïde bescherming

CMC kan de waterretentieprestaties van het systeem aanzienlijk verbeteren, vooral bij het bouwen van mortel, tegellijm en voedselverwerking, die waterverlies effectief kunnen voorkomen en de bouw-of smaakprestaties kunnen verbeteren. Zijn colloïdbeschermingsvermogen is ook sterk, wat de suspensie kan stabiliseren en deeltjesflocculatie en neerslag kan voorkomen.

6. biocompatibiliteit en veiligheid

CMC is afgeleid van natuurlijke cellulose, heeft een goede biocompatibiliteit en biologische afbreekbaarheid, lage toxiciteit en wordt veel gebruikt in medicijnen en voedsel. Het wordt bijvoorbeeld gebruikt als tabletkleefstof en materiaal met aanhoudende afgifte in medicijnen; als verdikkingsmiddel, stabilisator, bevochtiger, enz. in voedsel.

7. compatibiliteit met andere stoffen

CMC heeft een goede compatibiliteit in verschillende systemen, maar het kan reageren en neerslaan wanneer het wordt gemengd met kationische polymeren of sterke elektrolyten. Bovendien kunnen hoogwaardige metaalionen (zoals Fehoeveel, Ca², kunnen ook CMC-neerslag veroorzaken, en het juiste type en de juiste concentratie moeten worden geselecteerd op basis van het gebruiksscenario.

8. Factoren die de CMC-prestaties beïnvloeden

Substitutiegraad (DS): beïnvloedt de oplosbaarheid, viscositeit en de stabiliteit van de oplossing.

Molecuulgewicht: bepaalt direct de viscositeitsprestaties. Hoe groter het molecuulgewicht, hoe hoger de viscositeit.

Zuiverheid en natriumgehalte: invloed hebben op de transparantie van de oplossing en de toepasbaarheid ervan voor voedsel-en medische doeleinden.

Oplossingsconcentratie: hoe hoger de concentratie, hoe groter de viscositeit, totdat een geltoestand wordt gevormd.

Carboxymethylcellulose (CMC) is een in water oplosbaar polymeermateriaalMet uitstekende prestaties en brede toepassing. Het integreert meerdere functies zoals verdikking, waterretentie, dispersie, emulgering, filmvorming en binding. Het is van nature afgeleid, afbreekbaar en heeft geen toxische bijwerkingen. Het heeft een extreem hoge toepassingswaarde op het gebied van voedsel, medicijnen en dagelijkse chemicaliën. In de toekomst, met de toename van de vraag naar groene en milieuvriendelijke materialen, wordt verwacht dat CMC een rol zal spelen in meer opkomende gebieden.