مواد اولیه
    محصولات
      شرکت ها
        آگهی ها

          کربوکسی متیل سلولز – تاریخچه، خواص فیزیکی و شیمیایی، کاربردها


          کربوکسی متیل سلولز، سلولز گام یا صمغ سلولز یکی از مشتقات سلولز است. در این ماده که به اختصار CMC نامیده می‌شود، گروه‌های کربوکسی متیل به برخی از گروه‌های هیدروکسیل مونومرهای سلولز یعنی گلوکوپیرانوزها متصل شده‌اند. گلوکزها که در سلولز به شکل گلوکوپیرانوز مشاهده می‌شوند، ستون فقرات این پلی‌مر را تشکیل می‌دهند. این ماده معمولاً به شکل نمک سدیمی آن یعنی سدیم کربوکسی متیل سلولز استفاده می‌شود.

          تاریخچه

          اولین اتری شدن سلولز، متیلاسیون با دی متیل سولفات بود که توسط سوئیدا در سال ۱۹۰۵ انجام گرفت. کربوکسی متیل سلولز یا CMC برای نخستین بار توسط جنسین (Jansen) در سال ۱۹۱۸ میلادی در نتیجه‌ی واکنش بین سلولز با مونوکلرواستیک اسید (MCA) تهیه شد. کربوکسی متیل سلولز به طور تجاری در اوایل دهه‌ی ۱۹۲۰ میلادی در آلمان تهیه شد و تولید CMC در مقیاس کاملاً صنعتی در پایان سال ۱۹۳۰ انجام گرفت. در آن زمان کربوکسی متیل سلولز اساساً به عنوان یک ماده‌ی خام کلوئیدی و یا یک ماده‌ی چسبنده به کار گرفته می‌شد.

          سدیم کربوکسی متیل سلولز یا CMC در آمریکا و در سال ۱۹۴۵ به طور تجاری در دسترس قرار گرفت. اگر چه CMC برای مدت مدیدی در اروپا در خمیر کاغذ دیواری و به عنوان تغلیظ کننده استفاده می‌گردید.

          کشف این که می‌توان از سدیم کربوکسی متیل سلولز به جای مواد طبیعی محلول در آب نسبتاً گران قیمت مانند آلژینات سدیم، خزه ایرلندی، صمغ تراگاکانت و ژلاتین استفاده کرد، تولید تجاری CMC را در آمریکا بیشتر مورد توجه قرار داد.

          خواص شیمیایی و فیزیکی کربوکسی متیل سلولز

          اکثر محلول‌های CMC شدیداً سودوپلاستیک (Pseudoplastic) هستند. بعضی از آن‌ها تقریباً ژله‌های جامدی هستند که با هم‌زدن شدید، سیال می‌شوند. این محلول‌ها اغلب رفتار تیکسوتروپی (thixotropic) از خود نشان می‌دهند. یعنی به دلیل تنش، گرانروی کاهش می‌یابد. این امر فوراً اتفاق نمی‌افتد بلکه به تدریج روی می‌دهد. بعد از این که تنش متوقف گردید، گرانروی تنها تا مقدار ابتدایی افزایش می‌یابد. محصولات CMC که خیلی همگن استخلاف شده‌اند، کمتر تیکسوتروپی هستند.

          درجه‌ی استخلاف یا DS

          در هر واحد AGU (ایندروگلوکز) در مولکول سلولز، همان طوری که در طرح زنجیره‌ای دو واحد AGU در زیر نشان داده شده است، سه گروه هیدروکسیل وجود دارد:

          درجه‌ی استخلاف یا DS
          DS، عدد متوسط گروه‌های هیدروکسیل استخلافی در سلولز به ازای هر واحد انیدروگلوکز است. MS، عدد متوسط مول‌های عامل اتری‌ساز ترکیب یافته با سلولز به ازای واحد انیدروگلوکز است. در مورد کربوکسی متیل سلولز، DS و MS یکی هستند.

          در طول زنجیره‌ی سلولز اگر همه‌ی CH2OH استخلاف شده و منوکلرواستیک اسید به جای هیدروژن آن بنشیند، درجه‌ی استخلاف معادل ۱ (DS=1) می‌شود و بعد از آن، OHهای دیگر شروع به استخلاف نموده و DS بیشتر از ۱ می‌شود.

          کربوکسی متیل سلولز
          همان طور که اشاره شد، در هر AGU سه گروه هیدروکسیل وجود دارد که از لحاظ تئوری ممکن خواهد بود تا سه گروه کربوکسی متیل به هر یک از این واحد‌ها متصل شود. این رویداد محصولی با درجه‌ی استخلاف ۳ ایجاد خواهد کرد. در کیفیت‌های تجاری CMC، این درجه می‌تواند بین ۰.۲ تا ۱.۲ تغییر کند.

          حلالیت

          کربوکسی متیل سلولز چه به شکل گرانول و چه به شکل پودر به راحتی در آب سرد یا گرم حل می‌شود. هرچه دمای آب بیشتر باشد، انحلال و حلالیت CMC راحت‌تر خواهد بود. اگر بخار مستقیم استفاده شود، حتی به صورت موضعی، دما نباید از ۱۷۰ درجه‌ی سانتی‌گراد بیشتر باشد. CMC در اتانول نامحلول است.

          گرانروی

          گرانروی ویسکوزیته یکی از مهم‌ترین خواص محلول‌های کربوکسی متیل سلولز بوده و به صورت سانتی‌ پواز یا میلی پواز (CP) گزارش می‌شود. گرانروی محلول‌های CMC بستگی به چگونگی آرایش زنجیره‌های مولکولی دارد که در نتیجه به طول زنجیره‌ها نیز وابستگی پیدا می‌کند.

          ساختار یک مولکول CMC به دلیل واحدهای انیدروگلوکز (Agu) متعددی که از آن ساخته می‌شود، زنجیره‌ای شکل است. درجه‌ی پلیمریزاسیون به وسیله‌ی تعداد واحدهای Agu تعیین شده و معمولاً بین ۱۵۰ تا ۱۲۰۰ است. مولکول‌های CMC حل شده در نتیجه گروه‌های کربوکسیلی با بارهای منفی، توسط ابری از یون‌های مثبت محاصره می‌شوند. چون گروه‌های کربوکسیلی به طور مشابهی باردار می‌شوند، تمایل دارند تا به وسیله‌ی نیرویشان، زنجیرها را مستحکم سازند. این در حالی است که یون‌های مثبت متصل به مولکول‌ها تمایل به چرخش زنجیره‌ها دارند. گرانروی محلول CMC به اندازه‌ی خواص دیگر آن به تاثیر الحاقی این دو تمایل، بستگی دارد.

          به همین دلیل بدیهی است که با افزایش درجه‌ی پلیمریزاسیون، گرانروی یک محلول کربوکسی متیل سلولز نیز افزایش می‌یابد. همچنین تعداد و توزیع گروه‌های کربوکسیل و غلظت کلی الکترولیت‌ها در محلول تاثیر قابل توجهی بر گرانروی دارند. در ادامه اثر فاکتورهای موثر بر گرانروی CMC را مورد بررسی قرار می‌دهیم.

          اثر غلظت

          گرانروی یک محلول آبی CMC تابع غلظت آن است. بسته به نوع کربوکسی متیل سلولز، با افزایش غلظت از ۱ تا ۲ درصد، یک افزایش ۱۰تایی در گرانروی دیده می‌شود. در این میان تاثیر بر روی نوع ویسکوزتر بیشتر است.

          در تغلیظ محلول CMC اثر پلی الکترولیت کاهش می‌یابد. گرانروی بالا در pHهای بین ۶ تا ۸ مربوط به زنجیره پلیمر غیر مارپیچی است که این اثر را پلی الکترولیت می‌گویند. علت کاهش این اثر این است که مهاجرت محدود می‌شود. محدودیت مهاجرت هم ناشی از گرانروی موضعی بالا در محلول است. بنابراین استخلافی در زنجیره‌ی غیرمارپیچی انجام نمی‌شود. ویسکوزیته‌ی محلول کربوکسی متیل سلولز توسط الکترولیت‌های CMC محلول پایین آورده می‌شود که این نتیجه‌ای از اثر پلی الکترولیت است.

          اثر نمک‌ها

          در نتیجه‌ی غلظت افزوده‌ی الکترولیت‌ها، زنجیره‌های مولکول کربوکسی متیل سلولز به شکل محکم‌تر و شدیدتری به یکدیگر می‌پیچند و گرانروی محلول کاهش می‌یابد. تاثیر الکترولیت‌ها شدیداً به کیفیت CMC بستگی دارد. امکان دارد الکترولیت‌ها تاثیر قابل توجهی بر روی کیفیت‌ها با گرانروی بالا و یک درجه استخلاف پایین داشته باشند، در صورتی که به ندرت بر روی کیفیت‌های گرانروی پایین و یک درجه استخلاف بالا اثر دارند.

          محلول‌های CMC با نمک‌های فلزات سنگین (مانند مس، نقره و سرب)، با کاتیون‌های سه ظرفیتی (مانند آلومینیوم، آهن و کروم) و با پلیمرها و شوینده‌های کاتیونی ناسازگار هستند. در حالی که با فلزات تک ظرفیتی سازش دارند. وقتی که این عوامل اضافه می‌شوند، CMC به صورت یک نمک نامحلول یا کمپلکس نامحلول رسوب می‌کند. چنین الکترولیت‌های قوی مانند نمک‌های سدیم با چرخش و پیچاندن زنجیره‌های CMC در غلظت پایین نمک، گرانروی را کاهش می‌دهند. گاهی تیکسوتروپی توسعه یافته‌ی محلول نیز مشاهده می‌شود. غلظت‌های بالای نمک ممکن است باعث رسوب CMC شوند.

          اثر pH

          بین pH ۳.۵ تا ۱۰ تاثیر بر روی گرانروی نسبتاً کم است. البته این موضوع به کیفیت نمونه‌ی کربوکسی متیل سلولز هم بستگی دارد. در هر صورت، اگر pH به کمتر از ۳.۵ برسد، CMC آزاد شروع به شکل‌گیری در محلول کرده و رسوب می‌کند. در چنین مواردی، محلول خواص چسبندگی خود را از دست می‌دهد.

          در محلول‌های خنثی CMC، مولکلول‌ها به دلیل دفع الکترواستاتیکی بارهای آنیونی، به صورت ساختارهای خطی غیرحلقوی آرامش می‌یابند. سدیم کربوکسی متیل سلولز، نمک یک اسید ضعیف با pK=4.5 است. در pH حدود ۵، تقریباً ۹۰ درصد از گروه‌های کربوکسیل به یکدیگر مجتمع شده و دور هم جمع می‌شوند.

          اگر pH کمتر شود، بسته به شرایط اسیدی شدن و مقدار درجه‌ی استخلاف، رسوب اتفاق می‌افتد. CMC با درجه‌ی استخلاف بین ۰.۳ تا ۰.۵، در pH زیر ۳ رسوب می‌کند. در حالی که CMC با درجه‌ی استخلاف ۰.۷ تا ۰.۹ در pHهای زیر ۱ رسوب می‌کند.
          بنابراین گرانروی محلول‌های CMC به pH بستگی دارد. به ویژه انواع ویسکوزتر در pHهای ۶ الی ۷ یک ویسکوزیته‌ی حداکثری را از خود نشان می‌دهند.

          اثر دما

          گرانروی محلول‌های کربوکسی متیل سلولز با افزایش دما کاهش می‌یابد. به همین دلیل نباید در دماهای بالای ۷۰ درجه سانتی‌گراد نگه داشته شود. در این شرایط ممکن است گرانروی دائماً کم شود.

          اثر حل کردن

          روش حل کردن یا انحلال نیز بر روی گرانروی تاثیر می‌گذارد. هم زدن تلاطمی (درهم) سطوح گرانروی بالاتری نسبت به همزدن آرام حاصل می‌کند.

          خواص رئولوژیکی

          محلول‌های CMC اغلب رفتار غیرنیوتونی از خود نشان می‌دهند. به این معنی که گرانروی با نسبت تنش تغییر می‌کند. این امر اساساً از اثرات هیدرودینامیکی مانند جهت‌یابی و تجزیه‌ی زنجیره‌های پلی‌مری در گرادیان سرعت ناشی می‌شود. به علاوه محلول‌های CMC دارای خواص رئولوژیکی می‌باشند که این خواص به غلظت، شدت تنش و یکنواختی استخلاف بستگی دارند. در شدت‌ تنش‌های خیلی پایین، محلول‌های CMC به جریان نیوتونی تمایل پیدا می‌کنند.

          پایداری

          خشک کردن کربوکسی متیل سلولز در دمای ۱۰۰ درجه انجام می‌شود. دمای خشک کردن ممکن است برای چند دقیقه به ۱۵۰ درجه‌ی سانتی‌گراد نیز برسد؛ اما در دماهای بیشتر از ۱۷۰ درجه، به دلیل وجود اکسیژن در هوا، ابتدا CMC قهوه‌ای شده و بعد می‌سوزد. محلول‌های CMC تا حدود ۷۰-۸۰ درجه‌ی سانتی‌گراد به شدت در مقابل حرارت پایدار هستند.

          کاربردهای کربوکسی متیل سلولز

          شوینده‌ها

          کربوکسی متیل سلولز می‌تواند نظیر یک صابون اسید چرب در ترکیبات شوینده‌ها جایگزین شود و همچنین مشخص شده که CMC می‌تواند ناراحتی‌های پوستی را که در اثر شوینده‌های سنتزی ایجاد می‌شود، کاهش دهد. CMC در فرمول‌ شوینده‌های سنتزی معمولاً به مقدار ۰.۳ تا ۱ درصد افزوده می‌شود.

          مواد غذایی

          بسیاری از آزمایشات نشان می‌دهند که کربوکسی متیل سلولز به طور فیزیولوژیک بی اثر است. CMC کاربردهای مهمی در بسیاری از غذاها پیدا کرده و استفاده‌ی عمومی آن در بستنی به عنوان پایدارکننده است. پیوند آلی و خواص پایداری خوب CMC برای ساختن محصولات بستنی با کیفیت بالا که مقاوم در برابر ذوب شدن و رویش کریستال‌های یخ در مواقع انبار کردن، مفید است.

          CMC به طور وسیع در انواع محصولات شیرینی‌پزی نظیر شکر، تخم مرغ روی شیرینی و سفیده‌ی تخم مرغ و لفاف‌های کلوچه میوه‌ای و کیک‌های میوه‌ای برای بهبود استحکام و قوام به کار می‌رود. خواص معلق شدن و قابلیت غلیظ شدن CMC برای پایدار کردن چاشنی سالاد و غذاها مفید است. در محصولات قنادی از کربوکسی متیل سلولز برای کنترل رشد کریستال ساکارز استفاده می‌شود.

          چون CMC دارای خاصیت انباشته شدن (bulking) است می‌تواند در تولید غذاهای کم کالری و سیرکننده کاربرد داشته باشد. از این ماده همچنین می‌توان برای تولید نمک‌های ریز در شربت‌ها، نظیر یک روکش برای خوارکی‌های مختلف، نظیر یک عامل ضد چسبنده و به عنوان یک معلق‌کننده برای افزایش پایداری پروتئین شیر استفاده کرد.

          گل حفاری

          استفاده از کربوکسی متیل سلولز به عنوان افزودنی گل حفاری برای سال‌های زیادی به کار رفته است و به عنوان عامل مهمی در بهبودی کیفیت گل حفاری عمل می‌کند. CMC در فرمولاسیون گل حفاری به جهت محافظت از شفت اصلی و جلوگیری از اتلاف خود گل شده استفاده می‌شود. به این ترتیب میزان راندمان حفاری را افزایش می‌دهد.

          چسبنده‌ها

          خواص تشکیل فیلم و کشش سطحی خوب در سطوح مختلف باعث شده که از کربوکسی متیل سلولز در ترکیبات چسب کاغذ دیواری یا محصولات چسب کاغذ استفاده‌های فراوانی داشته باشد.

          رنگ سازی

          به دلیل خواص معلق‌کنندگی و کلفت کنندگی کربوکسی متیل سلولز، از این ماده به طور وسیعی در رنگ‌سازی استفاده می‌شود. سطح CMC فعال نیست و در رنگ‌ها به عنوان یک محافظ کلوئیدی عمل می‌کند.

          کاغذ

          خواص تشکیل فیلمی خوب CMC آن را در محصولات کاغذ و مقوا به عنوان یک افزودنی با اهمیت ساخته است. وقتی مقوا با CMC پوشانده می‌شود یک پرداختی براق به دست می‌آید. همچنین شایستگی چاپ کاغذ بهبود یافته، گرد و غبار گرفته شده و جوهر کمتری در فرآیند چاپ مصرف می‌شود. پوشش‌های CMC روی سطوح کاغذ، آن را در مقابل نفوذ روغن‌ها و گریس‌ها مقاوم می‌کند.

          نساجی

          مهم‌ترین کاربرد کربوکسی متیل سلولز در نساجی، آهار زدن پیچ و تاب است که ناشی از حلالیت خوب این ماده در آب می‌باشد. خواص پایداری گرانروی، تشکیل فیلم عالی و پایین بودن B.O.D سبب شده که در بسیاری از عملیات آهار زنی جایگزین نشاسته گردد و هزینه‌ها را کاهش دهد.

          خرید کربوکسی متیل سلولز

          برای خرید و تهیه‌ی کربوکسی متیل سلولز و هم‌چنین دیگر مواد شیمیایی، شیمی بازار به عنوان بورس آنلاین خرید و فروش مواد شیمیایی کمک شایانی به مصرف کنندگان مواد شیمیایی می کند تا بتوانند در فضایی کاملا شفاف به تامین کنندگان کربوکسی متیل سلولز از بین تولید کنندگان، واردکنندگان و یا فروشندگان این ماده دسترسی داشته و بهترین تامین کننده کربوکسی متیل سلولز را با توجه به نیاز خود یافته و مستقیما و بدون واسطه با او ارتباط برقرار نمایند.

          برای خرید اینجا کلیک کنید

          فروش کربوکسی متیل سلولز

          برای فروش و عرضه‌ی کربوکسی متیل سلولز و هم‌چنین دیگر مواد شیمیایی تامین کنندگان کربوکسی متیل سلولز می‌توانند نسبت به معرفی شرکت و مواد خود از امکانات شیمی بازار استفاده کرده و فعالیت خود را از طریق این پلتفرم در فضای کسب و کار دیجیتال بهتر و با هزینه‌ای مناسب تر توسعه دهند.
          این مهم با امکاناتی همچون ایجاد پروفایل اختصاصی شرکت و درج آگهی فروش در شیمی بازار به آسانی ممکن خواهد بود.

           

          برترین تامین کنندگان کربوکسی متیل سلولز
          اکسین شیمی توسکربوکسی متیل سلولزاکسین شیمی توس
          تارا مدرن تجهیز طبکربوکسی متیل سلولزتارا مدرن تجهیز طب