羧甲基纤维素钠,化学式为[C6H7O2(OH)2OCH2COONa]n,是纤维素经过羧甲基化改性后得到的衍生物,属于最主要的离子型纤维素胶。CMC-Na通常为白色至淡黄色纤维状或颗粒状粉末,无臭、无味,且具有较强的吸湿性。其易溶于水,在中性或碱性条件下能形成高粘度的透明胶体溶液,而对酸和醇则不溶。CMC-Na的熔点约为274℃,密度约为1.6 g/cm,具有良好的热稳定性和化学稳定性,但在超过80℃的高温下长时间加热会导致粘性降低。
二、制备方法
CMC-Na的制备主要分为两个主要步骤:纤维素的碱化和醚化。首先是纤维素的碱化过程,纤维素与氢氧化钠反应,生成碱纤维素;随后,碱纤维素再与氯乙酸进行醚化反应,生成CMC-Na。这一反应体系需保持碱性,反应机制为亲核取代。根据醚化介质的不同,工业生产中可分为水媒法和溶媒法两大类。水媒法以水为反应介质,适用于生产中低档CMC-Na产品,如洗涤剂、纺织上浆剂等;而溶媒法则采用有机溶剂作为反应介质,能够生产高质量的中高档CMC-Na产品。
三、 应用领域
1.食品工业
在食品工业中,CMC-Na作为增稠剂、乳化剂和稳定剂被广泛应用。其良好的增稠性和乳化稳定性能够显著提升食品的品质和口感。例如,在乳制品中,CMC-Na能够稳定酸乳饮料,增加酸奶体系的黏稠性;在面包、馒头等面食制作中,其水化作用有助于保持组织结构,延长货架期;而在果冻和果酱的生产中,CMC-Na的凝胶化作用则有助于产品更好地成型。此外,CMC-Na还可作为可食性涂膜材料,与其他增稠剂复配使用,涂抹于食品表面,达到保鲜效果。
2.石油工业
在石油工业中,CMC-Na是钻井泥浆处理剂的重要组成部分。含有CMC的钻井泥浆能够形成井壁薄而坚、渗透性低的滤饼,有效保护井壁稳定,提高钻井效率。同时,CMC-Na的增稠性和悬浮性还能改善钻井液的流动性,减少钻井过程中的摩阻和扭矩。
3.医药工业
在医药领域,CMC-Na因其无毒、无味、不霉变等特性,被用作增粘剂和乳化剂。在制药过程中,CMC-Na能够调节药物的黏度和流动性,提高药物的稳定性和生物利用度。此外,其良好的成膜性也使得CMC-Na在药物包衣和缓释制剂中得到应用。
4.其他工业
CMC-Na还广泛应用于纺织、印染、造纸、建筑、涂料、陶瓷等多个行业。在纺织印染领域,CMC-Na作为上浆剂能够改善纤维的平滑度和可织性;在造纸工业中,则用作施胶剂,提高纸张的强度和防水性。在建筑领域,CMC-Na可用作混凝土的缓凝剂,调节混凝土的凝结时间,提高施工性能。