ویژگی ها و کاربردهای کربوکسی متیل سلولز

  • تاریخ انتشار : 2022/01/20
Rate this post

کربوکسی متیل سلولز (CMC) به طور مستقیم از گونه های مواد گیاهی فیبری به دست می آید. سدیم یک اتر مهم سلولز است، با اصلاح شیمیایی فیبر طبیعی بدست می آید و یک ترکیب پلی آنیون محلول در آب است و به راحتی در آب سرد و گرم قابل حل است، سدیم کربوکسی متیل سلولز دارای بسیاری از خصوصیات شیمیایی غیرمعمول و با ارزش از قبیل نابرابری جامد، مقاومت در برابر پوسیدگی، بیولوژیک، بی ضرر بودن و غیره است و به طور گسترده به عنوان یک مشتق طبیعی ماکرومولکولی مورد استفاده قرار می گیرد.

کربوکسی-متیل-سلولز

کربوکسی-متیل-سلولز

کربوکسی متیل سلولز چیست؟

کربوکسی متیل سلولز که ابتدا در آلمان کشف و سپس در آمریکا و بعد در سایر کشورهای غربی گسترش یافته، در دو گرید صنعتی و غذایی به صورت فراگیر مورد استفاده قرار می‌گیرد. کربوکسی متیل سلولز یا CMC عبارت است از یک گرد سفید رنگ یا بدون رنگ، بی بو، قابل تعلیق در آب و تحت شرایط نرمال غیر قابل تخمیر می‌‌باشد. از نظر خواص شیمیایی و فیزیکی مورد لزوم در محیط استفاده معمولاً از آن به جای نشاسته و مواد طبیعی محلول در آب که نسبتاً گران ‌قیمت هستند مانند آلژینات سدیم، حنزه ایرلندی، صمغ تراگاکانت و ژلاتین استفاده می‌‌گردد.
به دلایل اقتصادی، این ماده در سال‌های اخیر مورد توجه خاص قرار گرفته است و پیشرفت‌‌های عمده‌ای در تکنولوژی و کیفیت و کاربری این محصول صورت گرفته است. این پیشرفت‌ ها امکاناتی را فراهم آورده است تا بتوان از کربوکسی متیل سلولز در کاربردهای بسیاری نظیر خوراکی، دارویی، صنایع شوینده، رنگ و رزین و رونمای ساختمان، چسب‌ ها، نساجی، چاپ و تکمیل پارچه، کاشی و سرامیک، سفال و چینی، کاغذ، الکترود جوشکاری، فرش و موکت، گل حفاری چاه‌ های نفت، تخته‌ های چند لایه، چرم مصنوعی و مواد‌ آرایشی، سموم و آفت کش ها و غیره استفاده کرد.

تولیدکربوکسی متیل سلولز

  • استحصال سلولز ( از چوب ، پنبه ، لینتر پنبه و …)
  • خالص سازی و سفیدگری سلولز
  • استریفیکیشن : در این مرحله، سلولز که یک پلیمر طبیعی غیرقابل انحلال در آب است ، به وسیله سدیم هیدروکساید (NaOH) آماده واکنش می شود. بعبارت بهتر، در طی مرحله استریفیکیشن شاخک های این پلیمر، برای مرحله بعدی واکنش و استخلاف دار شدن آماده (فعال) می شوند.
  • اتریفیکیشن : در این مرحله شاخک ها (استخلاف) به وجود می آیند. سلولزی که در مرحله استریفیکیشن آماده واکنش شده است، بوسیله مونو کلرو استیک اسید (MCA) تحت واکنش قرار گرفته و استخلاف ها کامل شکل می گیرند. بعد از این واکنش و تشکیل استخلاف ها، می توان گفت سنتز کامل شده است. نکته قابل توجه اینکه محصول جانبی این واکنش، نمک NaCl می باشد.
  • خالص سازی : در صورتیکه نیاز به تولید CMC خالص باشد ( غذایی و یا صنعتی با خلوص و کیفیت بالا) مرحله خالص سازی نیز باید انجام شده و نمک NaCl از محصول اصلی جدا شود. این خالص سازی می تواند در درجات خلوص مختلف ادامه پیدا کند. بطور مثال بعضی از انواع CMC صنعتی خلوص ۹۰ درصد داشته و برخی ۹۵ درصد. گرید خوراکی هم بر اساس استانداردهای مختلف حداقل ۹۸/۵ و یا ۹۹/۵ درصد خلوص را باید داشته باشند.

ساختار کربوکسی متیل سلولز (CMC)

CMC مشتق سلولز است. این ماده حاوی گروه های کربوکسی متیل است که از طریق واکنش سلولز با کلرواستات در یک محلول قلیایی ایجاد می شود و باعث ایجاد جایگزینی در موقعیت های C2 ، C3 یا C6 واحدهای گلوکز می شود؛

در نتیجه، CMC محلول در آب است و بیشتر قابل فعالیت هیدرولیتیک سلولازها است.

خواص کربوکسی متیل سلولز :

کربوکسی متیل سلولز به علت ساختار خاصی که دارد ، ویژگی ها و کاربردهای بسیار فراوانی دارد که در این قسمت شرح برخی از این ویژگی ها می پردازیم :

CMC را می توان تحت عنوان غلیظ کننده برای صنایع گوناگون مورد استفاده قرار می گیرد .

CMC توانایی کنترل ویسکوزیته را دارا می باشد . چرا که این ترکیب شیمیایی تحت هیچ شرایطی ژل تولید نمی‌ کند . حتی زمانی که یون کلسیم نیز حضور داشته باشد .

CMC به عنوان یک امولسیون کننده برای امور مختلف مورد استفاده قرار می گیرد .

CMC خاصیت حجیم کنندگی دارد که کاملا بی ضرر می باشد . از این رو در صنایع گوناگون اعم از صنایع غذایی بسیار مورد استفاده قرار می گیرد .

CMC به عنوان یک ماده پایدار کننده در گرید های مختلف مورد استفاده قرار می گیرد .

CMC توانایی کنترل میزان گرانروی را دارا می باشد . از این رو برای امور مختلف مورد استفاده قرار می گیرد .

کاربردها

مصارف CMC در صنعت شوینده ‌ها و صابون ‌ها:
از ویژگی ‌های منحصر به فرد CMC این است که افزودن مقدار کمی از آن به شوینده ‌ها موجب معلق ماندن چرک جدا شده می ‌گردد و دارای حداکثر قدرت حل کردن چرک و چربی می‌ باشد. CMC حد فاصل تار و پود پارچه را پر می ‌کند و اجازه نمی ‌دهد چرک در لابه ‌لای آن جا گیرد و به اصطلاح از چرک مردگی جلوگیری می ‌کند و از همه مهم تر این که می‌ تواند امولسیون صابون و یا محلول را غلظت داده و ساختار آن را تثبیت ‌بخشد و نیز تعلیق ‌ساز ذرات و خاک بوده و به پوست آسیبی نمی‌ رساند.

مصارف CMC در صنعت کاغذ‌ سازی و مقوا:
این ماده در پروسه کاغذسازی، مقاومت در برابر ساییدگی و یکنواختی سطح و ویژگی ضد شکنندگی، قدرت کشش و سختی کاغذ را بالا می ‌برد. تشکیل دهنده لایه چسبنده، غلظت ‌بخش، باعث افزایش استحکام، عامل بهبودی سطح و جلای آن بوده و نیز انعطاف سطح در برابر تاشدگی را بهبود می ‌بخشد. در ساخت مقوای چین‌ دار به عنوان عامل کنترل کننده ویسکوزیته و تثبیت کننده برای خمیرهای نشاسته‌ ای و چسب آن قابل استفاده می‌باشد.

مصارف CMC در صنعت کاشی و سرامیک:
این ماده در صنایع کاشی ‌سازی و سرامیک نوعی تثبیت‌ کننده، نگهدارنده و جذب کننده آب، تشکیل دهنده لایه، غلظت دهنده و تثبیت کننده و برای جلاها جهت بهبود استحکام قطعه قالب شده می‌ باشد و می ‌تواند به عنوان غلظت‌ دهنده در قالب‌ های کوزه‌ گری استفاده و محصولات را زیبا و بدون هیچ گونه ترک و حباب و عیب می‌ گرداند و قدرت چسبندگی را افزایش دهد و باعث شکل‌ پذیری آسان و افزایش استحکام آن تا ۲ یا ۳ برابر می‌ شود. افزودن این ماده قدرت پخش‌ شوندگی لعاب را بهبود می ‌بخشد و نیز باعث استحکام چسبندگی بین لعاب و سرامیک می ‌گردد.

مصارف CMC در حفاری چاه ‌های نفت:
این ماده به عنوان عامل مهمی در بهبود کیفیت گل حفاری عمل می‌ کند. نوع با ویسکوزیته بالای آن برای ایجاد غلظت و نوع با ویسکوزیته پایین به عنوان عاملی در کاهش ضایعات فیلتراسیون محلول حاصل حفاری نفت است. کنترل کننده اتلاف مایع، جاذب و نگهدارنده آب ، عامل درزگیری دیواره چاه، تعلیق ساز خاک و نیز غلظت ‌دهنده روانی می‌ باشد.

کاربرد کربوکسی متیل سلولز در تخته‌ های چند لایه:
این ماده تعلیق‌ ساز ذرات، باعث افزایش استحکام، غلظت ‌دهنده، تثبیت ‌کننده، مقاوم در برابر گرما، روان ‌ساز و یک دست ‌کننده می‌ باشد.
مصارف کربوکسی متیل سلولز در الکترودهای جوشکاری:
این ماده تشکیل دهنده لایه، استحکام‌ بخش، غلظت‌ دهنده، روان ‌‌ساز و یک دست‌ کننده می ‌باشند.

کاربرد کربوکسی متیل سلولز در صنایع چرم:
این مواد پرپشت کننده، بهبود دهنده سطح و جلا، محافظ بافت چرم ‌های مصنوعی می‌ باشد.

کاربرد کربوکسی متیل سلولز در فرش و موکت:
این مواد هم چنین جهت آهار زنی در صنعت فرش و موکت به کار می‌ رود.

کاربرد کربوکسی متیل سلولز در چسب:
این ماده به علت خاصیت تشکیل فیلم و کشش سطحی خوب، به‌ عنوان یک چسب در چسب کاغذ دیواری، چسب خمیر کاغذ، چسب کاغذ سنباده، چسب چرم و غیره به کار می‌ رود.

مصارف کربوکسی متیل سلولز در سموم و آفت‌ کش ها:
این ماده در سموم و آفت ‌کش ها به عنوان عامل تعلیق ‌ساز استفاده می ‌شود.