إرشادات شاملة لسيليلوز كاربوكسي ميثيل الصوديوم

1.CMC المعنى

كربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم (يختصر بـ CMC) هو إيثر سليلوز قابل للذوبان في الماء ويستخدم على نطاق واسع في صناعات مثل الأغذية والطب والكيماويات اليومية والبترول والنسيج وصناعة الورق. كإضافة فعالة ومتعددة الوظائف، تتمتع CMC بخصائص ممتازة مثل التكثيف والتثبيت والاستحلاب واحتباس الماء. سيوفر هذا الدليل مقدمة مفصلة عن مصادر المواد الخام ونطاق التطبيق وعملية الإنتاج وآفاق السوق لـ CMC، مما يساعد العملاء على الحصول على فهم شامل لهذا المنتج المهم.

2. التطور التاريخي لـ CMC

في أوائل القرن التاسع عشر: اكتشف العلماء لأول مرة أن السليلوز يمكن تعديله بطرق كيميائية.

في عام 1918، قام الكيميائيون الألمان لأول مرة بتخليق كربوكسي ميثيل السليلوز (CMC).

في الثلاثينيات: بدأ الإنتاج الصناعي، واستخدم في البداية في صناعات اللصق والنسيج.

في الخمسينيات: تمت الموافقة على CMC الغذائي للاستخدام وأصبح مضافًا غذائيًا (E466).

في القرن الحادي والعشرين، مع نمو متطلبات حماية البيئة، توسع تطبيق CMC في مجالات مثل الطب والطاقة الجديدة بسرعة.

اليوم، أصبح CMC واحدًا من أكثر إيثرات السليلوز القابلة للذوبان في الماء استخدامًا في العالم، مع إنتاج سنوي يتجاوز مليون طن.2. مصادر المواد الخام لكربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم

3. مصدر المواد الخام لـ CMC

1صوف القطن الأساسي

اللينترات القطنية هي منتجات ثانوية لمعالجة القطن. تحتوي على نسبة عالية من السليلوز (>90%) ونقاء عالي، مما يجعلها المادة الخام المفضلة لإنتاج CMC عالي الجودة.

ينطبق على إنتاج CMC الدوائي والغذائي.

2) لب الخشب

يتم استخراجه من الخشب من خلال عمليات اللب الكيميائية أو الميكانيكية، مع محتوى سليلوز يتراوح بين 70% إلى 85%.

له تكلفة منخفضة نسبيًا وغالبًا ما يستخدم في إنتاج CMC الصناعي، مثل حفر النفط والطباعة والصباغة النسيجية وغيرها من المجالات.

(3) ألياف نباتية أخرى

يمكن أيضًا استخدام مواد مثل الخيزران وبقايا قصب السكر كمصادر خام لـ CMC، لكنها أقل تطبيقًا وعادة ما تستخدم للمنتجات ذات المتطلبات الخاصة.

4. نطاق تطبيق كربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم

تلعب CMC، بأدائها المتميز، دورًا مهمًا في صناعات متعددة:

(1) صناعة الأغذية

• مكثف: يستخدم في الآيس كريم والزبادي والجيلي، إلخ، لتحسين الطعم.
• مثبت: يمنع تدرج المشروبات ويمدد عمر الرف.
• عامل احتفاظ بالماء: يحتفظ بالرطوبة في الخبز والكعك لتأخير الشيخوخة.

(2) صناعة الأدوية

• مادة رابطة للأقراص: يعزز قابلية تشكيل وذوبان الأقراص.
• سواغات صيدلانية: يستخدم لتكثيف وتثبيت المراهم والمواد الهلامية.
• الدموع الاصطناعية: كمواد تشحيم لتخفيف متلازمة جفاف العين.

(3) المنتجات الكيميائية اليومية

• معجون الأسنان: يمنح العجينة اللزوجة واللمعان المناسبين.
• الشامبو وغسول الجسم: تعزيز التماسك وتحسين تجربة المستخدم.
• مستحضرات التجميل: يستخدم لتثبيت وتكثيف المستحضرات وأقنعة الوجه.

(4) صناعة البترول

• مضافات سوائل الحفر: زيادة لزوجة الطين وتثبيت جدار البئر.
• سائل التكسير: يستخدم للتكسير الهيدروليكي في استخراج الغاز الصخري.

(5) النسيج وصناعة الورق

• الطباعة والصباغة النسيجية: كعامل تحجيم، يعزز من تماسك الألياف.
• عامل تحجيم صناعة الورق: يعزز من قوة ومقاومة الماء للورق.

(6) تطبيقات أخرى

يتم استخدام CMC أيضًا على نطاق واسع في صناعات مثل السيراميك، الطلاءات، ومواد البناء كعامل ربط أو معدل انسيابية.

5. عملية إنتاج كربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم

يشمل إنتاج CMC بشكل رئيسي خطوات مثل التقلوي، الإيثر، التعادل، التنقية والتجفيف.

(1) تفاعل التقلوي

يتفاعل السليلوز مع هيدروكسيد الصوديوم (NaOH) لتشكيل السليلوز القلوي.

Cell-OH + NaOH → Cell-ONa + H2OCell-OH + NaOH → Cell-ONa + H2O

(2) تفاعل الإيثر

تفاعل السليلوز القلوي مع كلورو أسيتات الصوديوم (ClCHCOONa) يُدخل مجموعات الكربوكسي ميثيل:

Cell-ONa + ClCH2COONa → Cell-O-CH2COONa + NaClCell-ONa + ClCH2COONa → Cell-O-CH2COONa + NaCl

(3) التعادل والتنقية

ضبط الرقم الهيدروجيني إلى محايد (6-8) باستخدام حمض (مثل حمض الهيدروكلوريك).

يتم إزالة المنتجات الثانوية (مثل NaCl وجليكولات الصوديوم) عن طريق الغسل بالماء والغسل بالكحول.

(4) التجفيف والسحق

تم الحصول على CMC المسحوق عن طريق التجفيف بالرش أو التجفيف بالسرير المميع.

ضبط النعومة (80 شبكة -200 شبكة) حسب الحاجة.

(5) مراقبة الجودة

• درجة الاستبدال (DS) : يقيس درجة الكربوكسي ميثيل، وعادة ما يتراوح بين 0.4 إلى 1.5، وللدرجة الغذائية DS، يكون ≥0.7.
• النقاء: الكشف عن محتوى الشوائب مثل الكلوريدات والمعادن الثقيلة.
• اللزوجة: التطبيقات المختلفة لها متطلبات مختلفة للزوجة (على سبيل المثال، لزوجة محلول 1% تتراوح بين 10 و 10,000 mPa·s).

6. آفاق السوق لـ CMC

مع تعزيز الوعي بحماية البيئة والصحة، يستمر الطلب في السوق على CMC في النمو:

• الغذاء والدواء: CMC الطبيعي والآمن كبديل للمضافات الاصطناعية.
• الطاقة الجديدة وحماية البيئة: تستخدم في مجالات ناشئة مثل فواصل بطاريات الليثيوم ومعالجة مياه الصرف الصحي.
• السوق العالمية: من المتوقع أن يتجاوز حجم سوق CMC 2 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2025.

7. كيفية اختيار منتجات CMC المناسبة؟

يحتاج العملاء إلى مراعاة العوامل التالية عند اختيار منتجات CMC:

مجالات التطبيق: درجة الغذاء، الدرجة الصيدلانية أو الدرجة الصناعية

• درجة الاستبدال (DS) : DS العالي (>0.8) مناسب لمتطلبات اللزوجة العالية.
• نطاق اللزوجة: يتم استخدام اللزوجة المنخفضة (<100 mPa·s) للمشروبات، واللزوجة العالية (>1000 mPa·s) لسوائل الحفر.
• الذوبانية: تحتاج بعض المنتجات إلى الذوبان في الماء البارد فورًا، بينما تحتاج أخرى إلى الذوبان بالتسخين.

8.الخاتمة

تلعب كربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم (CMC)، كمادة بوليمر متعددة الوظائف وصديقة للبيئة، دورًا لا يمكن الاستغناء عنه في العديد من الصناعات. سواء كان ذلك في تكثيف الطعام، أو السواغات الصيدلانية، أو استخراج النفط أو الصناعة الكيميائية اليومية، يمكن لـ CMC توفير حلول فعالة. مع التقدم التكنولوجي، سيتم توسيع نطاق تطبيق CMC بشكل أكبر وآفاق السوق واسعة.