คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสคืออะไร

คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส (CMC) ได้มาจากการทำคาร์บอกซีเมทิลเลชันของเซลลูโลส สารละลายในน้ำมีหน้าที่ในการทำให้ข้น สร้างฟิล์ม ยึดเกาะ กักเก็บน้ำ ป้องกันคอลลอยด์ อิมัลซิไฟเออร์ และแขวนลอย และใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมปิโตรเลียม อาหาร ยา ฯลฯ อุตสาหกรรมสิ่งทอและกระดาษ เป็นหนึ่งในอีเทอร์เซลลูโลสที่สำคัญที่สุด เซลลูโลสธรรมชาติเป็นโพลีแซ็กคาไรด์ที่มีการกระจายอย่างกว้างขวางที่สุดและมีมากที่สุดในธรรมชาติ และมีแหล่งที่มาที่อุดมสมบูรณ์มาก เทคโนโลยีการดัดแปลงเซลลูโลสในปัจจุบันมุ่งเน้นไปที่อีเทอร์ริฟิเคชันและเอสเทอร์ริฟิเคชันเป็นหลัก คาร์บอกซีเมทิลเลชันเป็นเทคโนโลยีอีเทอร์ริฟิเคชันประเภทหนึ่ง

คุณสมบัติทางกายภาพ

โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส (CMC) เป็นอีเธอร์เซลลูโลสประจุลบ มีลักษณะเป็นผงไฟเบอร์ตกตะกอนสีขาวหรือสีเหลืองเล็กน้อย หรือมีลักษณะเป็นผงสีขาว ไม่มีกลิ่น ไม่มีรส ไม่เป็นพิษ ละลายได้ง่ายในน้ำเย็นหรือน้ำร้อน ทำให้ได้สารละลายใสที่มีความหนืดในระดับหนึ่ง สารละลายเป็นกลางหรือเป็นด่างเล็กน้อย ไม่ละลายในเอธานอล อีเธอร์ ไอโซโพรพานอล อะซิโตน และตัวทำละลายอินทรีย์อื่นๆ ละลายได้ในเอธานอลหรืออะซิโตนที่มีน้ำ 60% มีคุณสมบัติดูดความชื้น เสถียรต่อแสงและความร้อน ความหนืดลดลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น สารละลายมีเสถียรภาพที่ pH 2-10 pH ต่ำกว่า 2 มีการตกตะกอนเป็นของแข็ง และความหนืดลดลงเมื่อ pH สูงกว่า 10 อุณหภูมิการเปลี่ยนสีคือ 227℃ อุณหภูมิการคาร์บอไนเซชันคือ 252℃ และแรงตึงผิวของสารละลายน้ำ 2% คือ 71mn/n

คุณสมบัติทางเคมี

เซลลูโลสเป็นสารประกอบคาร์บอกซีเมทิลที่เตรียมจากอนุพันธ์ของเซลลูโลสของสารประกอบคาร์บอกซีเมทิล โดยทำปฏิกิริยากับโซเดียมไฮดรอกไซด์กับเซลลูโลสเพื่อสร้างเซลลูโลสอัลคาไล จากนั้นจึงทำปฏิกิริยากับกรดโมโนคลอโรอะซิติก หน่วยกลูโคสที่ประกอบเป็นเซลลูโลสมีกลุ่มไฮดรอกซิล 3 กลุ่มที่สามารถแทนที่ได้ จึงสามารถผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีระดับการแทนที่ต่างกันได้ โดยเฉลี่ยแล้ว คาร์บอกซีเมทิลจะถูกเติม 1 มิลลิโมลต่อน้ำหนักแห้ง 1 กรัม ซึ่งไม่ละลายน้ำและกรดเจือจาง แต่สามารถพองตัวและใช้สำหรับโครมาโทกราฟีแลกเปลี่ยนไอออนได้ คาร์บอกซีเมทิล pKa มีค่าประมาณ 4 ในน้ำบริสุทธิ์ และประมาณ 3.5 ใน NaCl 0.5mol/L เป็นตัวแลกเปลี่ยนไอออนบวกที่เป็นกรดอ่อน และมักใช้สำหรับแยกโปรตีนที่เป็นกลางและเบสที่ pH>4 กลุ่มไฮดรอกซิลมากกว่า 40% ถูกแทนที่ด้วยกลุ่มคาร์บอกซีเมทิล ซึ่งสามารถละลายในน้ำเพื่อสร้างสารละลายคอลลอยด์ที่มีความหนืดสูงที่เสถียรได้

จุดประสงค์หลัก

คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส (CMC) เป็นผงสีขาวไม่มีกลิ่น ไม่เป็นพิษ มีประสิทธิภาพคงที่ และละลายน้ำได้ง่าย สารละลายในน้ำเป็นของเหลวหนืดใสเป็นกลางหรือด่าง ละลายได้ในกาวและเรซินที่ละลายน้ำได้อื่นๆ และไม่ละลายในตัวทำละลายอินทรีย์ เช่น เอธานอล CMC สามารถใช้เป็นกาว สารทำให้ข้น สารแขวนลอย อิมัลซิไฟเออร์ สารกระจายตัว สารคงตัว สารปรับขนาด ฯลฯ

โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส (CMC) เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีปริมาณผลผลิตมากที่สุด ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด และสะดวกที่สุดในบรรดาเซลลูโลสอีเธอร์ ซึ่งเรียกกันทั่วไปว่า “โมโนโซเดียมกลูตาเมตอุตสาหกรรม”

1. ใช้สำหรับการขุดเจาะน้ำมันและก๊าซธรรมชาติ การขุดบ่อน้ำ และโครงการอื่นๆ

① โคลนที่มี CMC สามารถทำให้ผนังบ่อน้ำสร้างเค้กกรองที่บางและแน่นพร้อมการซึมผ่านต่ำ ซึ่งช่วยลดการสูญเสียน้ำ

② หลังจากเติม CMC ลงในโคลนแล้ว แท่นขุดเจาะจะสามารถสร้างแรงเฉือนเริ่มต้นที่ต่ำได้ ทำให้โคลนสามารถปล่อยก๊าซที่ห่อหุ้มอยู่ได้อย่างง่ายดาย และในขณะเดียวกัน เศษวัสดุก็จะถูกทิ้งลงในหลุมโคลนได้อย่างรวดเร็ว

③โคลนเจาะ เช่นเดียวกับสารกระจายตัวแบบแขวนลอยอื่นๆ มีระยะเวลาการคงอยู่ระดับหนึ่ง และการเติม CMC เข้าไปจะทำให้โคลนเจาะมีความเสถียรและยืดอายุการใช้งานได้

④ โคลนที่ประกอบด้วย CMC แทบไม่ได้รับผลกระทบจากเชื้อรา ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องรักษาค่า pH สูงและใช้สารกันเสีย

⑤ มี CMC เป็นสารบำบัดน้ำยาล้างโคลนเจาะ ซึ่งสามารถต้านทานการปนเปื้อนของเกลือที่ละลายน้ำได้ต่างๆ

⑥ โคลนที่ประกอบด้วย CMC มีเสถียรภาพที่ดีและสามารถลดการสูญเสียน้ำได้แม้ว่าอุณหภูมิจะสูงกว่า 150℃

CMC ที่มีความหนืดสูงและระดับการทดแทนสูงเหมาะสำหรับโคลนที่มีความหนาแน่นต่ำ ส่วน CMC ที่มีความหนืดต่ำและระดับการทดแทนสูงเหมาะสำหรับโคลนที่มีความหนาแน่นสูง การเลือก CMC ควรพิจารณาตามเงื่อนไขต่างๆ เช่น ประเภทของโคลน ภูมิภาค และความลึกของหลุม

2. ใช้ในอุตสาหกรรมสิ่งทอ การพิมพ์ และการย้อมสี อุตสาหกรรมสิ่งทอใช้ CMC เป็นตัวปรับขนาดสำหรับปรับขนาดเส้นด้ายเบา เช่น ฝ้าย ขนสัตว์ไหม เส้นใยเคมี เส้นใยผสม และวัสดุที่มีความแข็งแรงชนิดอื่นๆ

3. CMC ใช้ในอุตสาหกรรมกระดาษ สามารถใช้เป็นสารปรับพื้นผิวกระดาษให้เรียบและสารปรับขนาดในอุตสาหกรรมกระดาษได้ การเติม CMC 0.1% ถึง 0.3% ลงในเยื่อกระดาษสามารถเพิ่มความแข็งแรงในการดึงของกระดาษได้ 40% ถึง 50% เพิ่มการแตกร้าวจากแรงอัดได้ 50% และเพิ่มความสามารถในการนวดได้ 4 ถึง 5 เท่า

4. CMC สามารถใช้เป็นตัวดูดซับสิ่งสกปรกได้เมื่อเติมลงในผงซักฟอกสังเคราะห์ สารเคมีในชีวิตประจำวัน เช่น อุตสาหกรรมยาสีฟัน สารละลายน้ำกลีเซอรีน CMC ใช้เป็นฐานหมากฝรั่งสำหรับยาสีฟัน อุตสาหกรรมยาใช้เป็นสารเพิ่มความข้นและอิมัลซิไฟเออร์ สารละลายน้ำ CMC จะถูกทำให้ข้นและใช้ในการแปรรูปแร่ลอยน้ำ เป็นต้น

5. ในอุตสาหกรรมเซรามิก สามารถใช้เป็นสารยึดติด พลาสติไซเซอร์ สารแขวนลอยสำหรับเคลือบ สารตรึงสี ฯลฯ

6. ใช้ในการก่อสร้างเพื่อปรับปรุงการกักเก็บน้ำและความแข็งแกร่ง

7. ใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร อุตสาหกรรมอาหารใช้ CMC ที่มีระดับการทดแทนสูงเป็นสารเพิ่มความข้นสำหรับไอศกรีม อาหารกระป๋อง เส้นบะหมี่ปรุงสุกเร็ว และสารเพิ่มความคงตัวสำหรับเบียร์ เป็นต้น สำหรับสารเพิ่มความข้น สารยึดเกาะ หรือสารเสริม

8. อุตสาหกรรมยาเลือก CMC ที่มีความหนืดที่เหมาะสมเป็นตัวประสานเม็ดยา สารสลายตัว และสารแขวนลอยสำหรับสารแขวนลอย