1.CMC Bedeutung
Natrium-Carboxymethylcellulose (abgekürzt als CMC) ist ein wasserlösliches Celluloseether und wird in Industrien wie Lebensmittel, Medizin, tägliche Chemikalien, Erdöl, Textil und Papierherstellung weit verbreitet eingesetzt. Als effizientes und multifunktionales Additiv hat CMC hervorragende Eigenschaften wie Verdickung, Stabilisierung, Emulgierung und Wasserretention. Dieser Leitfaden bietet eine detaillierte Einführung in die Rohstoffquellen, den Anwendungsbereich, den Produktionsprozess und die Marktaussichten von CMC, um Kunden ein umfassendes Verständnis dieses wichtigen Produkts zu ermöglichen.
2. Die historische Entwicklung von CMC
Im frühen 19. Jahrhundert: Wissenschaftler entdeckten erstmals, dass Cellulose chemisch modifiziert werden konnte.
Im Jahr 1918 synthetisierten deutsche Chemiker erstmals Carboxymethylcellulose (CMC).
In den 1930er Jahren: Die industrielle Produktion begann, zunächst in der Klebstoff- und Textilindustrie eingesetzt.
In den 1950er Jahren: Lebensmittelqualität CMC wurde zur Verwendung zugelassen und wurde ein Lebensmittelzusatzstoff (E466).
Im 21. Jahrhundert, mit dem Wachstum der Anforderungen an den Umweltschutz, hat sich die Anwendung von CMC in Bereichen wie Medizin und neuer Energie schnell erweitert.
Heute ist CMC eines der am weitesten verbreiteten wasserlöslichen Celluloseether der Welt, mit einer jährlichen Produktion von über einer Million Tonnen.2. Die Rohstoffquellen von Natrium-Carboxymethylcellulose
3. Die Quelle der Rohstoffe für CMC
1Baumwoll-Stapelfaser
Baumwoll-Linters sind Nebenprodukte der Baumwollverarbeitung. Sie haben einen hohen Cellulosegehalt (>90%) und hohe Reinheit, was sie zum bevorzugten Rohstoff für die Herstellung von hochwertigem CMC macht.
Es ist anwendbar auf die Produktion von pharmazeutischem und lebensmittelqualitativem CMC.
2) Holzstoff
Es wird aus Holz durch chemische oder mechanische Zellstoffprozesse extrahiert, mit einem Cellulosegehalt von etwa 70% bis 85%.
Es hat relativ niedrige Kosten und wird häufig bei der Produktion von industriellem CMC verwendet, wie z.B. beim Ölbohren, Textildruck und Färben und anderen Bereichen.
(3) Andere Pflanzenfasern
Materialien wie Bambus- und Zuckerrohrreste können ebenfalls als Rohstoffe für CMC verwendet werden, sind jedoch weniger verbreitet und werden normalerweise für Produkte mit spezifischen Anforderungen verwendet.
4. Anwendungsbereich von Natrium-Carboxymethylcellulose
CMC spielt mit seiner herausragenden Leistung eine wichtige Rolle in mehreren Industrien:
(1) Lebensmittelindustrie
- Verdickungsmittel: Wird in Eiscreme, Joghurt, Gelee usw. verwendet, um den Geschmack zu verbessern.
- Stabilisator:Verhindert die Schichtung von Getränken und verlängert die Haltbarkeit.
- Wasserretentionsmittel: Hält Feuchtigkeit in Brot und Kuchen, um das Altern zu verzögern.
(2) Pharmazeutische Industrie
- Tablettenbinder:Verbessert die Formbarkeit und Löslichkeit von Tabletten.
- Pharmazeutische Hilfsstoffe:wird zum Verdicken und Stabilisieren von Salben und Gelen verwendet.
- Künstliche Tränen: Als Schmiermittel zur Linderung des trockenen Augensyndroms.
(3) Tägliche chemische Produkte
- Zahnpasta: Verleiht der Paste eine angemessene Viskosität und Glanz.
- Shampoo und Duschgel:Verbessert die Konsistenz und das Benutzererlebnis.
- Kosmetika: Wird zum Stabilisieren und Verdicken von Lotionen und Gesichtsmasken verwendet.
(4) Erdölindustrie
- Bohrflüssigkeitsadditiv:Erhöht die Viskosität des Schlamms und stabilisiert das Bohrloch.
- Fracking-Flüssigkeit: Wird für das hydraulische Fracking bei der Schiefergasgewinnung verwendet.
(5) Textil- und Papierherstellung
- Textildruck und -färbung: Als Leimungsmittel erhöht es den Zusammenhalt der Fasern.
- Papierherstellungsleimungsmittel: Erhöht die Festigkeit und Wasserbeständigkeit von Papier.
(6) Andere Anwendungen
CMC wird auch in Branchen wie Keramik, Beschichtungen und Baumaterialien als Bindemittel oder Rheologiemodifikator weit verbreitet eingesetzt.
5. Der Produktionsprozess von Natriumcarboxymethylcellulose
Die Herstellung von CMC umfasst hauptsächlich Schritte wie Alkalisation, Etherifizierung, Neutralisation, Reinigung und Trocknung.
(1) Alkalisierungsreaktion
Cellulose reagiert mit Natriumhydroxid (NaOH) zu alkalischer Cellulose.
Cell-OH + NaOH → Cell-ONa + H2OCell-OH + NaOH → Cell-ONa + H2O
(2) Etherifizierungsreaktion
Die Reaktion von alkalischer Cellulose mit Natriumchloroacetat (ClCHCOONa) führt Carboxymethylgruppen ein:
Cell-ONa + ClCH2COONa → Cell-O-CH2COONa + NaClCell-ONa + ClCH2COONa → Cell-O-CH2COONa + NaCl
(3) Neutralisation und Reinigung
Den pH-Wert mit einer Säure (wie Salzsäure) auf neutral (6-8) einstellen.
Nebenprodukte (wie NaCl und Natriumglykolat) werden durch Wasserwäsche und Alkoholwäsche entfernt.
(4) Trocknung und Zerkleinerung
Pulverisiertes CMC wurde durch Sprühtrocknung oder Wirbelschichttrocknung gewonnen.
Die Feinheit (80 Mesh -200 Mesh) nach Bedarf anpassen.
(5) Qualitätskontrolle
- Substitutionsgrad (DS): Es misst den Grad der Carboxymethylierung, der normalerweise zwischen 0,4 und 1,5 liegt, und für Lebensmittelqualität DS ist es ≥0,7.
- Reinheit: Den Gehalt an Verunreinigungen wie Chloriden und Schwermetallen nachweisen.
- Viskosität: Verschiedene Anwendungen haben unterschiedliche Anforderungen an die Viskosität (zum Beispiel liegt die Viskosität einer 1%igen Lösung zwischen 10 und 10.000 mPa·s).
6. Die Marktaussichten von CMC
Mit der Verstärkung des Umwelt- und Gesundheitsbewusstseins wächst die Marktnachfrage nach CMC weiter:
- Lebensmittel und Medizin: Natürliches und sicheres CMC als Alternative zu synthetischen Zusatzstoffen.
- Neue Energie und Umweltschutz: Einsatz in aufstrebenden Bereichen wie Lithium-Batterieseparatoren und Abwasserbehandlung.
- Weltmarkt: Es wird geschätzt, dass die Marktgröße von CMC bis 2025 2 Milliarden US-Dollar übersteigen wird.
7. Wie wählt man die richtigen CMC-Produkte aus?
Kunden müssen die folgenden Faktoren berücksichtigen, wenn sie CMC auswählen:
Anwendungsbereiche: Lebensmittelqualität, pharmazeutische Qualität oder industrielle Qualität
- Substitutionsgrad (DS): Hoher DS (>0,8) ist für Anforderungen an hohe Viskosität geeignet.
- Viskositätsbereich: Niedrige Viskosität (<100 mPa·s) wird für Getränke verwendet, und hohe Viskosität (>1000 mPa·s) wird für Bohrflüssigkeiten verwendet.
- Löslichkeit: Einige Produkte müssen sofort in kaltem Wasser gelöst werden, während andere durch Erhitzen gelöst werden müssen.
8.Fazit
Natriumcarboxymethylcellulose (CMC), als multifunktionales und umweltfreundliches Polymermaterial, spielt in vielen Branchen eine unersetzliche Rolle. Ob es sich um Lebensmittelverdickung, pharmazeutische Hilfsstoffe, Ölextraktion oder die tägliche chemische Industrie handelt, CMC kann effiziente Lösungen bieten. Mit dem technologischen Fortschritt wird der Anwendungsbereich von CMC weiter ausgebaut und die Marktaussichten sind breit.
