Natri carboxymethyl cellulose (CMC) là một hợp chất polymer được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp như thực phẩm, y học, mỹ phẩm, dệt may, giấy và khoan dầu. Nó có được bằng cách sửa đổi hóa học của cellulose. Các đặc điểm cấu trúc của nó là một số nhóm hydroxyl trong các phân tử cellulose được thay thế bằng các nhóm carboxymethyl (mậtCh2COOH) và kết hợp với các ion natri để tạo thành muối natri tan trong nước.
1. Cấu trúc và tính chất hóa học
Công thức hóa học của natri carboxymethyl cellulose là (C6H7O2 (OH) 2CH2Coona) N, có độ hòa tan và hấp thụ nước nhất định. Cấu trúc cơ bản của nó là một cấu trúc tuyến tính bao gồm các phân tử cellulose monome-glucose. Sau khi sửa đổi hóa học, một số hoặc tất cả các nhóm hydroxyl trên các phân tử cellulose được thay thế bằng các nhóm carboxymethyl để tạo thành các phân tử hòa tan trong nước với các điện tích âm. Cụ thể, chuỗi phân tử của natri carboxymethyl cellulose chứa một số lượng lớn các nhóm carboxymethyl (mậtCh2COOH), có thể tương tác với các phân tử nước, tạo ra các đặc điểm độ hòa tan và độ nhớt tốt.
CMC có các thuộc tính cơ bản sau:
Độ hòa tan trong nước: Natri carboxymethyl cellulose có thể nhanh chóng hòa tan trong nước để tạo thành dung dịch keo đồng nhất.
Độ nhớt: Dung dịch nước CMC có độ nhớt cao và độ nhớt có liên quan đến trọng lượng phân tử và nồng độ dung dịch.
Tính ổn định: CMC có độ ổn định tốt đối với axit, kiềm và nhiệt độ cao, nhưng trong môi trường axit hoặc kiềm mạnh mẽ, sự ổn định của CMC sẽ giảm.
Khả năng điều chỉnh: Bằng cách điều chỉnh trọng lượng phân tử và mức độ thay thế CMC, các tính chất vật lý và hóa học của nó có thể được kiểm soát chính xác.
2. Phương pháp chuẩn bị
Natri carboxymethyl cellulose thường được điều chế bằng cách phản ứng cellulose và natri chloroacetate trong môi trường kiềm. Các bước cụ thể như sau:
Tiền xử lý của cellulose: Đầu tiên, cellulose (như sợi bông) được rửa sạch để loại bỏ tạp chất.
Phản ứng kiềm hóa: cellulose được xử lý trước được phản ứng với dung dịch natri hydroxit để tách phần hydroxyl trong phân tử cellulose để tạo thành muối natri cellulose hoạt động.
Phản ứng thay thế: Trong điều kiện kiềm, natri chloroacetate được thêm vào và natri chloroacetate phản ứng với natri cellulose, do đó các nhóm hydroxyl trên các phân tử cellulose được thay thế bằng các nhóm carboxymethyl.
Rửa và làm khô: Sau khi hoàn thành phản ứng, sản phẩm được rửa bằng nước để loại bỏ các tạp chất, và cuối cùng thu được natri carboxymethyl cellulose.
3. Trường ứng dụng
Do khả năng hòa tan trong nước tốt, độ dày và ổn định, natri carboxymethyl cellulose được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực sau:
Ngành công nghiệp thực phẩm: Là một chất làm đặc, chất ổn định, chất nhũ hóa, tác nhân gelling, v.v ... Nó thường được tìm thấy trong các thực phẩm như kem, thạch, gia vị, súp tức thì, v.v ... Chức năng chính của nó là cải thiện hương vị của thực phẩm, kéo dài thời hạn sử dụng và tăng tính nhất quán.
Ngành công nghiệp dược phẩm: Là một chất kết dính, tác nhân giải phóng bền vững, tác nhân đình chỉ và chất làm đặc cho thuốc, nó được sử dụng trong viên, viên nang, chất lỏng miệng, thuốc mỡ tại chỗ và các chế phẩm khác. Ngoài ra, CMC cũng được sử dụng làm vật liệu cầm máu cho phẫu thuật và vật liệu nha khoa.
Công nghiệp mỹ phẩm: Được sử dụng trong sản xuất các loại kem, kem, dầu gội, kem đánh răng và các sản phẩm khác như một chất làm đặc và chất ổn định. Nó có thể điều chỉnh độ nhớt của sản phẩm và nâng cao trải nghiệm người dùng.
Công nghiệp làm giấy: Là một tác nhân xử lý bề mặt cho giấy, CMC có thể cải thiện sức mạnh, khả năng chống nước và khả năng in của giấy và giảm bụi trên bề mặt giấy.
Khoan dầu: Trong quá trình khoan dầu, CMC được sử dụng để khoan chất lỏng để làm dày và ổn định chất lỏng khoan, giúp loại bỏ các đường cắt đá xung quanh mũi khoan và ổn định tường giếng.
Công nghiệp dệt may: Là chất phân tán thuốc nhuộm và in dán phụ gia, CMC có thể cải thiện tính đồng nhất và chất lượng của hàng dệt may.
4. Tác động an toàn và môi trường
Natri carboxymethyl cellulose thường được coi là an toàn, và việc sử dụng nó trong thực phẩm và y học đã được phê duyệt bởi Codex phụ gia thực phẩm quốc tế và các quy định liên quan của nhiều quốc gia. Nó không độc hại đối với cơ thể con người và sẽ không có tác động đáng kể đến môi trường sinh thái, vì vậy nó được sử dụng rộng rãi.
Tuy nhiên, mặc dù CMC thân thiện với môi trường, quá trình sản xuất của nó có thể liên quan đến việc sử dụng một số thuốc thử hóa học và các vấn đề xử lý nước thải. Do đó, cần phải chú ý đến các biện pháp bảo vệ môi trường trong quá trình sản xuất để giảm phát thải các chất có hại.
Natri carboxymethyl cellulose là một vật liệu polymer được sử dụng rộng rãi và đa chức năng. Các đặc tính dày lên, ổn định và gelling của nó làm cho nó quan trọng đối với nhiều ngành công nghiệp. Từ thực phẩm, y học đến ngành công nghiệp, CMC đóng một vai trò quan trọng. Với sự tiến bộ liên tục của công nghệ trong tương lai, lĩnh vực ứng dụng của CMC có thể được mở rộng hơn nữa.
Thời gian đăng: Tháng 2 năm 20-2025