9004-32-4 / 羧甲基纖維素鈉的主要用途

概述^[1]

羧甲基纖維素鈉（又稱：羧甲基纖維素鈉鹽，羧甲基纖維素，CMC）是當今世界上使用范圍最廣、用量最大的纖維素種類。簡稱CMC-Na，是葡萄糖聚合度為100-2000的纖維素衍生物。無臭、有吸濕性，溶于水，不溶于乙醇、乙醚和三聚甲烷（引自中國藥典2010年版）。其為纖維素羧甲基醚的鈉鹽，屬陰離子型纖維素醚，為白色或乳白色纖維狀粉末或顆粒，密度0.5-0.7克/立方厘米，無臭，具吸濕性。易于分散在水中成透明膠狀溶液，在乙醇等有機溶媒中不溶。

制備^[2]

羧甲基纖維素鈉的研究進展：CMC制備研究面臨的問題：提高產品質量和降低生產成本是CMC產業(yè)永遠不變的主體。當前，市場上對CMC產品的理化和應用指標提出了越來越高的要求，對取代度、粘度、純度、酸薪比提出了更高的要求，尤其對產品的結構均勻性有了越來越高的要求。要滿足這些要求，則需對設備、工藝、原料選擇創(chuàng)新和完善。

羧甲基纖維素鈉制備方法：以纖維素為原料，采用兩步法制備CMC。首先是纖維素的堿化過程，反應方程式見式(1)，其中Cell表示葡萄糖結構單元。Cell-OH+NaOH->Ce11?O-Na++H20 (1) 之后堿纖維素與氯乙酸反應生成CMC，稱為醚化反應，反應方程式見式(2)和式(3)。

ClCH2COOH+NaOH->C1CH2COONa+H20 (2)

Ce11?0-Na++C1CH2C00-->Ce11-OCH2C00-Na (3}

該反應體系必須為堿性。該過程屬于Williamson醚合成法。反應機制為SN2親核取代。反應體系屬堿性，在水的存在條件下伴隨一些副反應，如經乙酸鈉、經乙酸等副產物生成，用化學方程式表示為:

C1CH2COOH+2Na0H->HOCH2COONa+NaC1+H20 (4}

C1CH2COONa+NaOH->HOCH2COONa+NaCl (5)

C1CH2COONa+H2O->HOCH2COOH+NaCl (6)

由于副反應的存在，會增加堿和醚化劑的消耗，進而降低醚化效率;同時，副反應中會生成經乙酸鈉、經乙酸和更多的鹽類雜質，造成產物的純度和性能降低。想要抑制副反應，不僅要合理用堿，控制水系用量、堿的濃度和攪拌方式，以堿化充分為目的，同時還要考慮到產品對載度和取代的要求，綜合考慮攪拌速度、溫度控制等因素，提高醚化速率，抑制副反應發(fā)生。

主要用途^[3]

例如，羧甲基纖維素鈉改性角蛋白膜的結構與性能：

具有粘合、增稠、增強、乳化、保水、懸浮等作用，食品工業(yè)中用作增稠劑，醫(yī)藥工業(yè)中用作藥物載體，日用化學工業(yè)中用作黏結劑、抗再沉凝劑。印染工業(yè)中用作上漿劑和印花糊料的保護膠體等。在石油化工中可作為采油壓裂液成分。

在醫(yī)藥工業(yè)中可作針劑的乳化穩(wěn)定劑，片劑的粘結劑和成膜劑。

FAO和WHO已批準將純CMC用于食品，它是經過很嚴格的生物學、毒理學研究和試驗后才獲得批準的，國際標準的安全攝入量(ADI)是25mg/(kg·d)，即大約每人1.5 g/d。

在洗滌劑中，CMC可用作抗污垢再沉積劑，尤其是對疏水性的合成纖維織物的抗污垢再沉積效果，明顯優(yōu)于羧甲基纖維。

CMC在石油鉆探中可用于保護油井作為泥漿穩(wěn)定劑、保水劑，每口油井的用量為淺井2.3t，深井5.6t；

在紡織工業(yè)中用作上漿劑、印染漿的增稠劑、紡織品印花及硬挺整理。用于上漿劑能提高溶解性及粘變。

CMC可用作涂料的防沉劑、乳化劑、分散劑、流平劑、粘合劑，能使涂料的固體份均勻地分布于溶劑中，使涂料長期不分層，還大量應用于油漆中。

CMC用作絮凝劑在除去鈣離子方面比葡萄糖酸鈉更有效，用作陽離子交換時，其交換容量可達1.6 ml/g 。

CMC在造紙行業(yè)用作紙張施膠劑，可明顯提高紙張的干強度和濕強度及耐油性、吸墨性和抗水性。

CMC在化妝品中作為水溶膠，在牙膏中用作增稠劑，其用量在5%左右。

CMC還可作為絮凝劑、螯合劑、乳化劑、增稠劑、保水劑、上漿劑、成膜材料等。

參考文獻

[1] 吳淑茗, 柯萍萍, 黃俊祥, et al. 羧甲基纖維素鈉的研究進展[J]. 化學工程與裝備, 2018, 261(10):249-250.

[2]王惟帥, 楊世琦. 羧甲基纖維素鈉制備及改性研究[J]. 合成纖維, 2018(10):24-30.

[3] 劉淑萍, 李亮, 劉讓同, et al. 羧甲基纖維素鈉改性角蛋白膜的結構與性能[J]. 紡織學報, 2019.