خواص و کاربردهای کربوکسی متیل سلولز

1. معرفی مختصر کربوکسی متیل سلولز

نام انگلیسی: کربوکسیل متیل سلولز

مخفف: CMC

فرمول مولکولی متغیر است: [C6H7O2(OH)2CH2COONa]n

شکل ظاهری: پودر گرانول فیبری سفید یا زرد روشن.

حلالیت در آب: به راحتی در آب حل می شود و یک کلوئید چسبناک شفاف تشکیل می دهد و محلول خنثی یا کمی قلیایی است.

ویژگی ها: ترکیب مولکولی بالا از کلوئید فعال سطحی، بی بو، بی مزه و غیر سمی.

سلولز طبیعی به طور گسترده در طبیعت توزیع می شود و فراوان ترین پلی ساکارید است. اما در تولید، سلولز معمولاً به شکل سدیم کربوکسی متیل سلولز وجود دارد، بنابراین نام کامل آن باید سدیم کربوکسی متیل سلولز یا CMC-Na باشد. به طور گسترده ای در صنعت، ساخت و ساز، پزشکی، مواد غذایی، نساجی، سرامیک و زمینه های دیگر استفاده می شود.

2. تکنولوژی کربوکسی متیل سلولز

فن آوری اصلاح سلولز شامل: اتریفیکاسیون و استریفیکاسیون است.

تبدیل کربوکسی متیل سلولز: واکنش کربوکسی متیلاسیون در فناوری اتریفیکاسیون، سلولز برای به دست آوردن کربوکسی متیل سلولز، که به آن CMC می گویند، کربوکسی متیله می شود.

توابع محلول آبی کربوکسی متیل سلولز: ضخیم شدن، تشکیل فیلم، پیوند، حفظ آب، حفاظت از کلوئید، امولسیون سازی و تعلیق.

3. واکنش شیمیایی کربوکسی متیل سلولز

واکنش قلیایی شدن سلولز:

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

واکنش اتریفیکاسیون اسید مونوکلرواستیک پس از سلولز قلیایی:

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

بنابراین: فرمول شیمیایی تشکیل کربوکسی متیل سلولز عبارت است از: Cell-O-CH2-COONa NaCMC

سدیم کربوکسی متیل سلولز(به اختصار NaCMC یا CMC) یک اتر سلولزی محلول در آب است که می تواند ویسکوزیته رایج ترین فرمولاسیون های محلول آبی را از چند cP تا چند هزار cP تغییر دهد.

4. مشخصات محصول کربوکسی متیل سلولز

1. نگهداری محلول آبی CMC: در دمای پایین یا نور خورشید پایدار است، اما اسیدیته و قلیایی بودن محلول به دلیل تغییرات دما تغییر می کند. تحت تأثیر اشعه ماوراء بنفش یا میکروارگانیسم ها، ویسکوزیته محلول کاهش می یابد یا حتی خراب می شود. در صورت نیاز به نگهداری طولانی مدت، یک نگهدارنده مناسب باید اضافه شود.

2. روش تهیه محلول آبی CMC: ابتدا ذرات را به طور یکنواخت مرطوب کنید، که می تواند سرعت انحلال را به میزان قابل توجهی افزایش دهد.

3. CMC جاذب رطوبت است و باید در طول نگهداری از رطوبت محافظت شود.

4. نمک های فلزات سنگین مانند روی، مس، سرب، آلومینیوم، نقره، آهن، قلع و کروم می توانند باعث رسوب CMC شوند.

5. بارش در محلول آبی زیر PH2.5 رخ می دهد که پس از خنثی سازی با افزودن قلیایی قابل بازیابی است.

6. اگرچه نمک هایی مانند کلسیم، منیزیم و نمک خوراکی اثر رسوبی بر CMC ندارند، اما ویسکوزیته محلول را کاهش خواهند داد.

7. CMC با سایر چسب ها، نرم کننده ها و رزین های محلول در آب سازگار است.

8. ظاهر CMC به دلیل پردازش های مختلف می تواند پودر ریز، دانه درشت یا فیبری باشد که ربطی به خواص فیزیکی و شیمیایی ندارد.

9. روش استفاده از پودر CMC ساده است. می توان آن را مستقیماً اضافه کرد و در آب سرد یا آب گرم با دمای 40-50 درجه سانتی گراد حل کرد.

5. درجه جایگزینی و حلالیت کربوکسی متیل سلولز

درجه جایگزینی به میانگین تعداد گروه های کربوکسی متیل سدیم متصل به هر واحد سلولزی اشاره دارد. حداکثر مقدار درجه جایگزینی 3 است، اما از نظر صنعتی مفیدترین NaCMC با درجه جایگزینی از 0.5 تا 1.2 متغیر است. خواص NaCMC با درجه جایگزینی 0.2-0.3 کاملاً متفاوت از NaCMC با درجه جایگزینی 0.7-0.8 است. اولی فقط تا حدی در pH 7 آب محلول است، اما دومی کاملاً محلول است. برعکس در شرایط قلیایی صادق است.

6. درجه پلیمریزاسیون و ویسکوزیته کربوکسی متیل سلولز

درجه پلیمریزاسیون: به طول زنجیره سلولزی اشاره دارد که ویسکوزیته را تعیین می کند. هرچه زنجیره سلولزی طولانی تر باشد، ویسکوزیته بیشتر است و محلول NaCMC نیز به همین ترتیب است.

ویسکوزیته: محلول NaCMC یک مایع غیر نیوتنی است و با افزایش نیروی برشی ویسکوزیته ظاهری آن کاهش می یابد. پس از توقف هم زدن، ویسکوزیته به طور متناسب افزایش می یابد تا زمانی که ثابت بماند. یعنی محلول تیکسوتروپیک است.

7. محدوده کاربرد کربوکسی متیل سلولز

1. صنعت ساختمان و سرامیک

(1) پوشش های معماری: پراکندگی خوب، توزیع یکنواخت پوشش؛ بدون لایه بندی، ثبات خوب؛ اثر ضخیم کنندگی خوب، ویسکوزیته پوشش قابل تنظیم.

(2) صنعت سرامیک: به عنوان چسب خالی برای بهبود انعطاف پذیری خاک رس سفال استفاده می شود. لعاب بادوام

2. صنایع لباسشویی، آرایشی، تنباکو، چاپ پارچه و رنگرزی

(1) شستشو: CMC به مواد شوینده اضافه می شود تا از رسوب مجدد کثیفی شسته شده روی پارچه جلوگیری شود.

(2) لوازم آرایشی: غلیظ کننده، پراکنده کننده، معلق کننده، تثبیت کننده و غیره. دادن بازی کامل به خواص مختلف لوازم آرایشی مفید است.

(3) تنباکو: از CMC برای چسباندن ورقه‌های تنباکو استفاده می‌شود که می‌تواند به طور موثر از چیپس استفاده کند و مقدار برگ‌های توتون خام را کاهش دهد.

(4) نساجی: به عنوان یک ماده تکمیل کننده برای پارچه ها، CMC می تواند پرش نخ و شکستگی انتهایی را در دستگاه های بافندگی با سرعت بالا کاهش دهد.

(5) چاپ و رنگرزی: در خمیر چاپ استفاده می شود که می تواند توانایی آب دوست و نفوذ رنگ ها را افزایش دهد، رنگرزی را یکنواخت کند و تفاوت رنگ را کاهش دهد.

3. صنعت کویل پشه و میله جوش

(1) کویل پشه: از CMC در کویل های پشه برای افزایش چقرمگی کویل های پشه و کاهش احتمال شکستن و شکستن آنها استفاده می شود.

(2) الکترود: CMC به عنوان یک عامل لعاب استفاده می شود تا پوشش سرامیکی را بهتر ببندد و شکل بگیرد، با عملکرد بهتر برس زدن، و همچنین عملکرد فرسودگی در دماهای بالا دارد.

4. صنعت خمیردندان

(1) CMC سازگاری خوبی با مواد خام مختلف در خمیر دندان دارد.

(2) خمیر لطیف است، آب را جدا نمی کند، پوست کنده نمی شود، غلیظ نمی شود و کف غنی دارد.

(3) ثبات خوب و قوام مناسب، که می تواند به خمیر دندان شکل خوب، حفظ و طعم مخصوصا راحت بدهد.

(4) مقاوم در برابر تغییرات دما، مرطوب کننده و تثبیت عطر.

(5) برش کوچک و دم در قوطی.

5. صنایع غذایی

(1) نوشیدنی های اسیدی: به عنوان تثبیت کننده، به عنوان مثال، برای جلوگیری از رسوب و طبقه بندی پروتئین ها در ماست به دلیل تجمع. طعم بهتر پس از حل شدن در آب؛ یکنواختی تعویض خوب

(2) بستنی: آب، چربی، پروتئین و غیره را مخلوطی یکنواخت، پراکنده و پایدار برای جلوگیری از کریستال های یخ ایجاد کنید.

(3) نان و شیرینی: CMC می تواند ویسکوزیته خمیر را کنترل کند، حفظ رطوبت و ماندگاری محصول را افزایش دهد.

(4) رشته فرنگی فوری: سختی و مقاومت پخت و پز نودل را افزایش می دهد. شکل پذیری خوبی در بیسکویت و پنکیک دارد و سطح کیک صاف است و به راحتی شکسته نمی شود.

(5) خمیر فوری: به عنوان پایه آدامس.

(6) CMC از نظر فیزیولوژیکی بی اثر است و ارزش حرارتی ندارد. بنابراین می توان غذاهای کم کالری تولید کرد.

6. صنعت کاغذ

CMC برای اندازه کاغذ استفاده می شود که باعث می شود کاغذ دارای چگالی بالا، مقاومت در برابر نفوذ جوهر خوب، جمع آوری موم بالا و صافی باشد. در فرآیند رنگ آمیزی کاغذ، به کنترل قابلیت چرخش خمیر رنگ کمک می کند. می تواند حالت چسبندگی بین الیاف داخل کاغذ را بهبود بخشد و در نتیجه استحکام و مقاومت تاشوی کاغذ را بهبود بخشد.

7. صنعت نفت

CMC در حفاری نفت و گاز، حفر چاه و سایر پروژه ها استفاده می شود.

8. دیگران

چسب کفش، کلاه، مداد و غیره، جلا دهنده و رنگ دهنده برای چرم، تثبیت کننده برای کپسول های فوم و غیره.