浅谈羧甲基纤维素性能与应用

一、羧甲基纤维素简介
英文名称：Carboxyl methyl Cellulose
简称：CMC
分子式可变：[C6H7O2(OH)2CH2COONa]n
外观：白色或微黄色纤维颗粒状粉末。
水溶性：易溶于水，形成透明粘稠胶体，溶液呈中性或微碱性。
特性：表面活性胶体的高分子化合物，无臭、无味、无毒。
天然纤维素在自然界中分布广泛，是含量最多的多糖。但在生产上，纤维素通常以羧甲基纤维素钠盐的形式存在，因此全名应叫羧甲基纤维素钠，即CMC—Na。广泛应用于工业、建筑、食品、纺织、陶瓷等领域。

二、羧甲基纤维素技术
纤维素的改性技术包括：醚化和酯化。
羧甲基纤维素的改造：醚化技术中的羧甲基化反应，纤维素经羧甲基化得到羧甲基纤维素，简称CMC。
羧甲基纤维素水溶液作用：增稠、成膜、黏接、水分保持、胶体保护、乳化及悬浮。

三、羧甲基纤维素化学反应
纤维素碱化反应：
[C6H7O2(OH) 3]n + nNaOH→[C6H7O2(OH) 2ONa ]n + nH2O
碱纤维素后的一氯乙酸的醚化反应：
[C6H7O2(OH) 2ONa ]n + nClCH2COONa →[C6H7O2(OH) 2OCH2COONa ]n + nNaC
因此：形成羧甲基纤维素的化学式为：Cell-O-CH2-COONa NaCMC
羧甲基纤维素钠（NaCMC或简称CMC）是一种水溶性纤维素醚，可使大多数常用水 溶液制剂粘度在几cP到几千cP之间变化。

四、羧甲基纤维素产品特性
1、CMC水溶液保存：低温或日光照射下稳定，但因温度变化会造成溶液酸碱性变化。紫外线照射或微生物影响下，会引起溶液粘度下降甚至腐败，如需长期保存，需加入适宜的防腐剂。
2、CMC水溶液配制方法：先使粒子均匀湿润，能显著增加溶解速度。
3、CMC具有吸湿性，保存时应注意防潮。
4、锌、铜、铅、铝、银、铁、锡、铬等重金属盐类能使CMC发生沉淀。
5、水溶液在PH2.5以下发生沉淀，可加碱中和后恢复。
6、钙、镁及食盐等盐类虽然对CMC不起沉淀作用，但会降低溶液粘度。
7、CMC与其它水溶性胶类及软化剂、树脂等均有相溶性。
8、CMC因加工不同，外观可为细粉、粗粒或纤维状，与物理化学性能没有关系。
9、CMC粉使用方法简单，在冷水或40-50℃温水条件下，可直接加入溶解。

五、羧甲基纤维素取代度和溶解性
取代度指连接在每个纤维素单元上的羧甲基钠基团平均数量；取代度的最大值是3，但是在工业上用途最大的是取代度在0.5到1.2之间变化的NaCMC。 取代度为0.2-0.3的NaCMC与取代度为0.7-0.8的NaCMC的特性存在着很大的区别。前者只是部分溶于PH值为7的水，但后者是可完全溶解的。在碱性条件下情况正好相反。

六、羧甲基纤维素聚合度和粘度
聚合度：指纤维素链的长度，决定着粘度的大小。纤维素链越长粘度越大，NaCMC溶液也是如此。
粘度：NaCMC溶液是非牛顿液体，当剪切力增强时其表观粘度降低。在搅拌停止后，粘度成比例增加直到保持稳定。也就是说，溶液具有触变性。

七、羧甲基纤维素应用范围

1、建筑、陶瓷行业
(1) 建筑涂料：分散作用良好、涂层分布均匀；不分层，稳定性能好；增稠效果良好，可调节涂料粘度。
(2) 陶瓷工业：用作毛坯粘合剂，提高陶土的可塑性；持久釉料。

2、洗涤、化妆品、烟草、纺织印染行业
(1) 洗涤：洗涤剂中添加CMC，防止被洗下的污垢再次沉积在织物上。
(2) 化妆品：起增稠、分散、悬浮、稳定等作用。利于化妆品的各项性能的充分发挥。
(3) 烟草：CMC用于烟草薄片的粘结，可有效利用碎片、降低原烟叶的用量。
(4) 纺织：CMC作为织物的整理剂，可减少高速织机上跳纱、断头现象。
(5) 印染：用于印花浆料，可增强染料的亲水、渗透能力，使得染色均匀、减少色差。

3、蚊香、电焊条行业
(1) 蚊香：CMC用于蚊香，增强蚊香的韧性、使其不易断裂、破碎。
(2) 电焊条：CMC作为釉浆剂，使陶瓷型涂料更好粘结成型、涂刷性能更好，高温时也具烧尽性能。

4、牙膏行业
(1) CMC与牙膏中各种原料配伍性好；
(2) 膏体细腻，不分水、不脱壳、不发粗，泡沫丰富；
(3) 稳定性好，稠度适宜，能赋予牙膏良好的形状、保持性和特别舒适的口感；
(4) 耐温变及保湿、固香。
(5) 罐装剪切拖尾性小。

5、食品行业
(1) 酸性饮料：作为稳定剂，例如防止酸奶中蛋白质凝聚而发生沉淀、分层；在水中溶解后口感更佳；良好的取代均匀性。
(2) 冰淇淋：使水、脂肪、蛋白质等形成均匀、分散、稳定的混合物，避免冰晶出现。
(3) 面包糕点：CMC可以控制糊状物的粘度、增强产品水分保持性和耐藏性。
(4) 方便面：增加面条的韧性耐煮性能；饼干、薄饼中成型性好，饼面光洁、不易破碎。
(5) 速食糊类：作为胶基。
(6) CMC在生理学上是惰性的，没有热值。因此可以制造低热食品。

6、造纸工业：CMC用于纸张的施胶，使纸张具有高致密性、良好的抗墨水渗透性、高集蜡性和光滑度。在纸张上色过程中，共有助于控制色浆滚动性；可改善纸张内部纤维间粘性状态，从而提高纸张强度和耐折。

7、石油工业：CMC用于石油、天然气的钻探、掘井等工程。

8、其它：用于制鞋帽、铅笔等的粘合剂，皮革上的上光剂、着色剂，泡沫灭火机的稳定剂等。