สมบัติและการประยุกต์ใช้ของคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส

1. บทนำโดยย่อของคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส

ชื่อภาษาอังกฤษ : Carboxyl methyl Cellulose

ชื่อย่อ : CMC

สูตรโมเลกุลแปรผันได้: [C6H7O2(OH)2CH2COONa]n

ลักษณะ : ผงละเอียดเป็นเส้นใยสีขาวหรือเหลืองอ่อน

ความสามารถในการละลายน้ำ: ละลายน้ำได้ง่าย โดยก่อตัวเป็นคอลลอยด์หนืดใส และสารละลายเป็นกลางหรือเป็นด่างเล็กน้อย

คุณสมบัติ: สารประกอบโมเลกุลสูงของคอลลอยด์ที่ออกฤทธิ์บนพื้นผิว ไม่มีกลิ่น ไม่มีรส และไม่เป็นพิษ

เซลลูโลสธรรมชาติมีการกระจายอย่างกว้างขวางในธรรมชาติและเป็นโพลีแซ็กคาไรด์ที่มีมากที่สุด แต่ในการผลิต เซลลูโลสมักมีอยู่ในรูปแบบของโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส ดังนั้นชื่อเต็มควรเป็นโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสหรือ CMC-Na ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม การก่อสร้าง ยา อาหาร สิ่งทอ เซรามิก และสาขาอื่นๆ

2. เทคโนโลยีคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส

เทคโนโลยีดัดแปลงเซลลูโลสประกอบด้วย: อีเทอร์ริฟิเคชันและเอสเทอร์ริฟิเคชัน

การเปลี่ยนแปลงของคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส: ปฏิกิริยาคาร์บอกซีเมทิลเลชันในเทคโนโลยีอีเทอร์ริฟิเคชัน เซลลูโลสจะถูกคาร์บอกซีเมทิลเลชันเพื่อให้ได้คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส เรียกอีกอย่างว่า CMC

หน้าที่ของสารละลายคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสในน้ำ: การทำให้ข้น การสร้างฟิล์ม การเชื่อมประสาน การกักเก็บน้ำ การป้องกันคอลลอยด์ การสร้างอิมัลชัน และการแขวนลอย

3. ปฏิกิริยาเคมีของคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส

ปฏิกิริยาการด่างของเซลลูโลส:

[C6H7O2(OH) 3]n + nNaOH→[C6H7O2(OH) 2ONa]n + nH2O

ปฏิกิริยาอีเทอร์ริฟิเคชันของกรดโมโนคลอโรอะซิติกหลังจากเซลลูโลสอัลคาไล:

[C6H7O2(OH) 2ONa ]n + nClCH2COONa →[C6H7O2(OH) 2OCH2COONa ]n + nNaC

ดังนั้น: สูตรเคมีสำหรับการสร้างคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสคือ: เซลล์-O-CH2-COONa NaCMC

โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส(NaCMC หรือเรียกสั้นๆ ว่า CMC) คืออีเธอร์เซลลูโลสที่ละลายน้ำได้ ซึ่งสามารถทำให้ความหนืดของสูตรสารละลายในน้ำที่ใช้กันทั่วไปเปลี่ยนแปลงไปจากไม่กี่ cP ไปจนถึงหลายพัน cP

4. ลักษณะผลิตภัณฑ์ของคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส

1. การจัดเก็บสารละลายน้ำ CMC: สารละลายจะเสถียรภายใต้อุณหภูมิต่ำหรือแสงแดด แต่ความเป็นกรดและด่างของสารละลายจะเปลี่ยนแปลงไปเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ภายใต้อิทธิพลของรังสีอัลตราไวโอเลตหรือจุลินทรีย์ ความหนืดของสารละลายจะลดลงหรืออาจถึงขั้นเน่าเสีย หากจำเป็นต้องจัดเก็บในระยะยาว ควรเติมสารกันบูดที่เหมาะสม

2. วิธีการเตรียมสารละลายน้ำ CMC: ทำให้อนุภาคเปียกสม่ำเสมอก่อน ซึ่งจะสามารถเพิ่มอัตราการละลายได้อย่างมาก

3. CMC เป็นสารที่ดูดความชื้น ดังนั้นควรป้องกันไม่ให้มีความชื้นในระหว่างการจัดเก็บ

4. เกลือของโลหะหนัก เช่น สังกะสี ทองแดง ตะกั่ว อลูมิเนียม เงิน เหล็ก ดีบุก และโครเมียม สามารถทำให้ CMC ตกตะกอนได้

5. เกิดการตกตะกอนในสารละลายในน้ำที่มีค่า PH2.5 ต่ำกว่า ซึ่งสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้หลังจากการทำให้เป็นกลางโดยการเติมด่างลงไป

6. แม้ว่าเกลือ เช่น แคลเซียม แมกนีเซียม และเกลือแกงจะไม่มีผลต่อการตกตะกอนของ CMC แต่จะลดความหนืดของสารละลาย

7. CMC สามารถใช้งานร่วมกับกาวละลายน้ำ สารปรับผ้านุ่ม และเรซินชนิดอื่นๆ ได้

8. เนื่องจากการแปรรูปที่แตกต่างกัน ลักษณะที่ปรากฏของ CMC อาจมีลักษณะเป็นผงละเอียด เม็ดหยาบ หรือเส้นใย ซึ่งไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี

9. วิธีการใช้ผง CMC นั้นง่ายมาก โดยสามารถเติมและละลายในน้ำเย็นหรือน้ำอุ่นที่อุณหภูมิ 40-50°C ได้โดยตรง

5. ระดับการทดแทนและความสามารถในการละลายของคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส

ระดับการแทนที่หมายถึงจำนวนเฉลี่ยของกลุ่มโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลที่ติดอยู่กับหน่วยเซลลูโลสแต่ละหน่วย ค่าสูงสุดของระดับการแทนที่คือ 3 แต่ NaCMC ที่มีประโยชน์มากที่สุดในเชิงอุตสาหกรรม โดยมีระดับการแทนที่ตั้งแต่ 0.5 ถึง 1.2 คุณสมบัติของ NaCMC ที่มีระดับการแทนที่ 0.2-0.3 แตกต่างกันมากจาก NaCMC ที่มีระดับการแทนที่ 0.7-0.8 สมบัติแรกละลายได้เพียงบางส่วนในน้ำที่มีค่า pH 7 แต่ NaCMC ละลายได้ทั้งหมด ตรงกันข้ามภายใต้สภาวะที่เป็นด่าง

6. ระดับการเกิดพอลิเมอร์และความหนืดของคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส

ระดับการเกิดพอลิเมอไรเซชัน: หมายถึงความยาวของโซ่เซลลูโลส ซึ่งกำหนดความหนืด ยิ่งโซ่เซลลูโลสยาวขึ้น ความหนืดก็จะยิ่งมากขึ้น และสารละลาย NaCMC ก็เช่นกัน

ความหนืด: สารละลาย NaCMC เป็นของเหลวที่ไม่ใช่แบบนิวโทเนียน และความหนืดที่ปรากฏจะลดลงเมื่อแรงเฉือนเพิ่มขึ้น หลังจากหยุดกวน ความหนืดจะเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนจนกระทั่งคงที่ นั่นคือ สารละลายมีความหนืดแบบไธโคทรอปิก

7. ขอบเขตการใช้งานของคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส

1.อุตสาหกรรมก่อสร้างและเซรามิก

(1) การเคลือบสถาปัตยกรรม: การกระจายตัวที่ดี การเคลือบกระจายสม่ำเสมอ ไม่มีการแบ่งชั้น ความเสถียรที่ดี เอฟเฟกต์การเพิ่มความหนาที่ดี ความหนืดของการเคลือบที่ปรับได้

(2) อุตสาหกรรมเซรามิก: ใช้เป็นสารยึดเกาะเปล่าเพื่อปรับปรุงความยืดหยุ่นของดินเผา เคลือบที่ทนทาน

2. อุตสาหกรรมการซักล้าง เครื่องสำอาง ยาสูบ การพิมพ์และการย้อมสิ่งทอ

(1) การซัก: เติม CMC ลงในผงซักฟอกเพื่อป้องกันไม่ให้สิ่งสกปรกที่ซักกลับมาเกาะบนเนื้อผ้าอีก

(2) เครื่องสำอาง: การเพิ่มความหนา การกระจาย การแขวนลอย การคงตัว ฯลฯ เป็นประโยชน์ในการใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติต่างๆ ของเครื่องสำอางอย่างเต็มที่

(3) ยาสูบ: CMC ใช้ในการยึดแผ่นยาสูบ ซึ่งสามารถใช้เศษยาสูบได้อย่างมีประสิทธิภาพและลดปริมาณใบยาสูบดิบ

(4) สิ่งทอ: CMC เป็นสารตกแต่งผ้าที่ช่วยลดการข้ามเส้นด้ายและการแตกหักของปลายผ้าบนเครื่องทอความเร็วสูง

(5) การพิมพ์และการย้อมสี: ใช้ในกาวพิมพ์ซึ่งสามารถเพิ่มความสามารถในการดูดซับน้ำและการซึมผ่านของสีย้อม ทำให้การย้อมสีสม่ำเสมอและลดความแตกต่างของสี

3. อุตสาหกรรมลวดยุงและลวดเชื่อม

(1) ยาจุดกันยุง: CMC ถูกนำมาใช้ในยาจุดกันยุงเพื่อเพิ่มความเหนียวของยาจุดกันยุงและทำให้มีโอกาสแตกและหักน้อยลง

(2) อิเล็กโทรด: CMC ใช้เป็นตัวแทนเคลือบเพื่อให้การเคลือบเซรามิกยึดติดและขึ้นรูปได้ดีขึ้น มีประสิทธิภาพการแปรงที่ดีขึ้น และยังมีประสิทธิภาพการเผาที่อุณหภูมิสูงอีกด้วย

4.อุตสาหกรรมยาสีฟัน

(1) CMC มีความเข้ากันได้ดีกับวัตถุดิบต่างๆ ในยาสีฟัน

(2) เนื้อครีมละเอียดอ่อน ไม่แยกน้ำ ไม่ลอก ไม่ข้น และมีฟองที่เข้มข้น

(3) ความคงตัวที่ดีและความสม่ำเสมอที่เหมาะสม ซึ่งสามารถให้ยาสีฟันที่มีรูปร่างดี คงตัว และมีรสชาติที่สบายเป็นพิเศษ

(4) ทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ให้ความชุ่มชื้น และคงกลิ่นหอม

(5) การตัดและตัดหางขนาดเล็กในกระป๋อง

5. อุตสาหกรรมอาหาร

(1) เครื่องดื่มที่มีฤทธิ์เป็นกรด: เป็นสารทำให้คงตัว เช่น เพื่อป้องกันการตกตะกอนและการแบ่งชั้นของโปรตีนในโยเกิร์ตเนื่องจากการรวมตัวกัน มีรสชาติที่ดีขึ้นหลังจากละลายในน้ำ มีความสม่ำเสมอของการทดแทนที่ดี

(2) ไอศกรีม: ทำให้น้ำ ไขมัน โปรตีน ฯลฯ กลายเป็นส่วนผสมที่สม่ำเสมอ กระจายตัว และมีเสถียรภาพ เพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดผลึกน้ำแข็ง

(3) ขนมปังและขนมอบ: CMC สามารถควบคุมความหนืดของแป้ง เพิ่มการกักเก็บความชื้นและอายุการเก็บรักษาของผลิตภัณฑ์

(4) บะหมี่กึ่งสำเร็จรูป: เพิ่มความเหนียวและความทนทานต่อการปรุงอาหารของบะหมี่ มีคุณสมบัติในการขึ้นรูปได้ดีในบิสกิตและแพนเค้ก และพื้นผิวเค้กก็เรียบเนียนและไม่แตกหักง่าย

(5) ยาสีฟันชนิดเหลวทันที : เป็นฐานหมากฝรั่ง

(6) CMC เป็นสารเฉื่อยทางสรีรวิทยาและไม่มีค่าความร้อน จึงสามารถผลิตอาหารที่มีแคลอรีต่ำได้

6. อุตสาหกรรมกระดาษ

CMC ใช้สำหรับการกำหนดขนาดของกระดาษ ซึ่งทำให้กระดาษมีความหนาแน่นสูง ทนต่อการซึมผ่านของหมึกได้ดี เก็บขี้ผึ้งได้สูง และมีความเรียบเนียน ในกระบวนการระบายสีกระดาษ CMC ช่วยควบคุมความสามารถในการม้วนของสีเพสต์ได้ ช่วยปรับปรุงสถานะความเหนียวระหว่างเส้นใยภายในกระดาษ จึงปรับปรุงความแข็งแรงและความต้านทานการพับของกระดาษ

7. อุตสาหกรรมปิโตรเลียม

CMC ใช้ในการขุดเจาะน้ำมันและก๊าซ การขุดบ่อน้ำ และโครงการอื่นๆ

8. อื่นๆ

กาวสำหรับรองเท้า หมวก ดินสอ ฯลฯ น้ำยาขัดเงาและสีสำหรับหนัง สารคงตัวสำหรับถังดับเพลิงชนิดโฟม ฯลฯ