羧甲基纤维素钠

羧甲基纤维素钠

羧甲基纤维素钠简介 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。 NaCMC 的简化分子式如下： Cell-O-CH2-COONa NaCMC 由一氯乙酸与碱纤维素相互反应而得。碱纤维素本身是由纤维素与氢氧化 钠反应产生的。碱纤维素的步骤对于简化醚化剂与纤维素链之间的反应是必须的。取 代度（DS）和聚合度（DP）是各等级 NaCMC 的典型指标。 1.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。纤维素分子上的葡 萄糖酐有三个醇基：一个伯醇，两个仲醇。三个醇基都能与氯乙酸钠发生反应。伯醇 基团反应活性最大，因此取代基首先会取代此基团使反应物分子变长。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。 2.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。 NaCMC 分子呈现出线性结构，因此能够形成高粘度溶液。粘度反映了分子间的相 互作用力。 因此，选择聚合度不同的产品，制成 1%的 NaCMC 水溶液，在 25℃时，粘度在几 cP 到几千 cP 之间。 3.粘度
改变 NaCMC 水溶液的浓度可获得粘度高度变化的溶液。 涉及 NaCMC 的粘度时，有三个因素必须考虑： λ 溶液浓度 λ 测量时的温度 λ 所使用的粘度计的类型 很显然，浓度或温度的变化可以改变最终溶液粘度。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。这是非常重要的现象，在搅拌前和搅拌后，NaCMC 溶液粘 度变化很大。因此严格按照制造商推荐的测量方法进行测量是非常重要的。 NaCMC 作为吸水性胶体，具有所有胶体的特性。此外 NaCMC 溶液还可用于粘合剂， 胶化剂，稳定剂和分散剂以及成膜剂。 羧甲基纤维素钠的特性 1.温度的影响 干态的 NaCMC 能够耐 140-150℃以下的温度几分钟。和大多数溶液一样，当温度 升高时 NaCMC 溶液粘度降低。但是这些溶液在加热时保持稳定，在冷却后粘度又会回 到初始粘度。 2.酸碱的影响 NaCMC 是一种具有较强酸性的酸。如果用强酸处理 NaCMC，会释放出游离酸 HCMC。 这种酸不溶于水。 注意析出的情况只发生在 PH 值较低的情况下（大约为 2.5），如果 PH 值超过这 个值就不

会产生析出的情况，例如在 PH 值为
3.5 的醋酸介质中。 NaCMC 可作为缓冲器和离子交换器。如果 PH 值保持在上述的限度内，可以向水溶液中 添加少量的酸，而不引起溶解性的变化。 3.盐的影响 某些金属盐与 NaCMC 反应，析出相应的纤维素羟乙酸金属盐。铝盐，锡盐和铅盐， 高铁盐，银盐，铜盐和锆盐都会发生此反应。 NaCMC 不会和钙盐和镁盐反应而沉淀，所以可以用于硬水。 弱浓度碱金属盐的存在通常会降低溶液的粘度，但强浓度的碱金属盐的存在将增加溶 液的粘度，在有些情况下甚至引起胶凝作用。 4.抗溶剂性 NaCMC 不溶于有机溶剂。
虽然可能产生一些溶胀反应，但 NaCMC 不会溶解。不过可以在 NaCMC 溶液中加入 一定百分比的水溶性有机溶剂（通常是 30-40%），例如： λ 丙酮 λ 甲醇或乙醇 λ 二恶烷 λ 乙二醇乙酸酯 5.含水量 是一种易潮湿的物质。放置在空气中，干燥的 NaCMC 吸收 12%-25%的水分（取决 于空气的湿度和选择的等级）。 为了避免在给定的时间段因含水量的变化而导致活性物浓度的改变，NaCMC 应储存在 原始包装中或密封容器内。建议储存在干燥的地方。 本工艺可生产两种 NaCMC 纯净级（PCMC） NaCMC 含量很高，只含有少量的盐。 工业级（TCMC） 含有一定比例碱性盐和中性盐的反应副产品。 纯净级和工业级的 NaCMC 有几种型号，其外观、活性物质的浓度、取代度和粘度有所 不同。 NaCMC 的应用领域 NaCMC 有广泛的应用领域。通常用作水溶胶，增稠剂，悬浮剂，成膜活性剂，乳 化稳定剂，上浆剂，涂布剂，胶粘剂、保护性胶体等。 通过调节 NaCMC 的以下特性，产品可以适应各种不同的用途： λ 活性物质浓度（纯度） λ 粘度 λ 取代度 λ 使用剂量 λ 产品使用的应用条件
1.洗涤剂 NaCMC 是粉剂洗涤剂的基本成分，特别是无磷粉剂。它有胶体的特性，可以阻止灰尘 污染纺织纤维，在使用合成洗涤剂的时候经常发生这样的情况。它可以稳定泡沫，保 护双手。NaCMC 可以加入到非离子液体洗涤剂中，同样可以防止纺织纤维重复吸收灰 尘。NaCMC 也可用作增稠剂，稳定剂，肥皂和洗衣粉的粘合剂和增塑剂。
2.钻探 NaCMC 可用作钻探泥浆的基本添加剂，作为保护性胶体和粘度调节剂，并减少滤液。 还可以开发专用型号以使钻机适应泥浆的特性。 NaCMC 用于石油和天然气钻探，钻水井，钻孔，空心钻，水平钻以及钻矿。 3.涂装 NaCMC 对于填料和石膏是一种良好的粘合剂，可用于增厚和稳定乳胶漆。 4.造纸业 a) 表面处理 λ 纸板和轻纸板的表面处理 λ 涂层纸板的表面处理 λ 胶版纸的表面处理 λ 改善上述纸张的技术特

性 λ 改善淀粉成膜构造 λ 抗迁移效果 λ 硅化纸 λ 耐油牛皮纸 λ
可再生纸 λ 用于咖啡和茶包装的特种纸 λ 其他特种纸 b) 涂料 λ 保水 λ 粘合性 λ 改善荧光增白剂的效果 λ 加入到原料中，可以改进纸张的机械特性。 5.建筑材料 由于 NaCMC 的塑化性，通常用于传统的石膏料。它也减慢了硬化过程，因此混合后可 以延长石膏的使用时间。 6.纺织品 NaCMC 是棉花、人造丝、亚麻布、黄麻和羊毛以及人造纤维的良好的上浆剂。它可涂 在沙布上，在织布的的过程中起保护作用，保留良好的弹性，改善平滑性。 NaCMC 也是一种良好的整理剂，与大多数标准产品兼容。它改善了纤维的触感并使之 保持自然鲜艳的颜色。 某些品种的 NaCMC 也是某些浆料非常有效的增厚剂。 7.壁纸浆糊
NaCMC 很适合粘贴壁纸。这种糊剂很容易制备和使用。它不容易污染壁纸或使之退色， 粘着效果很好。 8.壁纸 用于印刷壁纸时，NaCMC 是良好的颜料粘合剂。 9.制陶 NaCMC 用于釉质的粘合剂和增稠剂。也用于陶瓷泥坯的粘合剂和塑化剂。 10.食品工业 NaCMC 在食品工业有很多应用： 它是冰激凌的稳定剂，果酱和果冻、果脯等的增稠剂。它用于糖，果汁，食品，面包， 冷冻食品，罐头食品，速食食品，饮料等等。NaCMC 广泛用于大部分的牛饲料，鸡饲 料，宠物饲料，鱼饲料中。 11.制药 NaCMC 在多种药剂中用作赋形剂。对于某些乳剂和悬浮液，它可作为极好的稳定剂， 也用于软膏的基料和各种抗生素的载体。在片剂、糖衣以及眼/耳/鼻滴剂中也很常用。 12.化妆品 NaCMC 用作牙膏增稠剂，用于护肤霜和洗发膏，沐浴液和香波。 13.电极 专用于电极应用的 NaCMC，在挤出时加入镀层电极化合物中作为粘合剂，塑化剂，整 理剂。 14.农业——杀虫剂和杀菌剂 NaCMC 在杀虫剂和杀菌剂中用作增稠剂和稳定剂。采用飞机喷洒时，它可以延长药效。 15.清洁用品 NaCMC 良好的增稠性、稳定性和成膜性使之成为许多清洁用品不可缺少的成分。 16.乳剂/悬浮液 在许多乳剂和悬浮液中，NaCMC 作为增稠剂。它有某种乳化性，特别适用于矿物油。 由于这些特性，它也能用在悬浮聚合中。 17.其他应用领域 ν 制造防火产品
ν 生产牲畜饲料和兽医产品（活性粒子悬浮剂） ν 石墨悬浮剂（润滑剂） ν 水处理 ν 粉笔和铅笔芯 ν 矿物或植物纤维的喷涂涂饰剂（NaCMC 作为粘合剂） ν 铸造型芯的制备 ν 洗衣粉 ν 苛性苏达清洁剂的增稠 这只是 NaCMC 应用领域中的一小部分，更多可能的应用正在研究中。
商业前景 近几年 NaCMC 特别是 PCMC 的价格和需求呈现稳定的增长。而 TCMC 的价格相对保

持稳定。
全世界 NaCMC 的总产量约 32 万吨。包括 157000 吨/年 TCMC 和 162000 吨/年 PCMC(2000 年的数
据)。PCMC 的生产规模仍然无法满足不断增长的市场需求。 西欧、 美国和日本是最大的市场， 占世界市场总额的 75%。 据估计在这些区域 2005 年以前的年增长率为 2%。 其他地区的市场增长预计为 3%以上，主要表现在亚洲，南美，中东市场的增长。 这也是为什么 CMC 和纤维素醚类物质虽然早已成为日常用品，而市场仍然不断增长的 原因。 处于经济快速增长期的中国，目前 CMC 产品正在以 10%的年增长率发展。欧洲 2 亿人口每年消耗 CMC 在 20 万吨，预计中国在近 5 年内需求会增长到 8-10 万吨，市场 前景还是比较乐观。本项目的产品具有高附加值、成长性良好的市场。 本技术 NaCMC 产品等级 该工艺的最大特色之一是可以生产的多种 NaCMC，有非常高的生产灵活性。 TCMC
DS 值：0.3-1.3 pH 值：6.5-12（可调） 粘度：10-10000cP（2%的溶液，25℃，布氏粘度计） 纯度：55%～80%（取决于配方或添加剂） PCMC DS 值：0.6-1.3 pH 值：6.5-8（可调） 粘度：10-5000cP（1%的溶液，25℃，布氏粘度计） 纯度：>=99.5%（可达到 99.8%或更高） 关于纯度，可以通过调整配方/工艺或混合不同的成品来得到介乎二者之间的量。成品 粘度主要由使用纤维素的种类预先规定。 可实现的生产规模 以上所述的工艺可适用于 1500 吨/年——30000 吨/年的生产规模。关键设备的最 优组合是影响生产规模重要因素。同时也取决于项目的位置和目标，并非任意的产量 都有可行性。特别是对于超过 10000 吨/年的大规模的项目来说，通常是由多个较小单 元组合起来以达到目标产量。 原材料需求 ν 木浆纤维素 ν 棉绒纤维素 ν 氢氧化钠溶液 ν H2O2 溶液 ν 乙酸 ν 乙醇 主要生产设施 1. 乙醇存储和配料 2. 钠碱液存储和配料 3. MCA 溶液制剂和配料 4. 纤维素制剂和存储 5. 反应装置 6. NaCMC 洗涤和萃取 7. NaCMC 乙醇回收装置（反萃取） 8. NaCMC 干燥装置 9. NaCMC 混炼和筛选 10. NaCMC 存储和掺合 11. NaCMC 称重和包装 12. 乙醇精馏和提纯 工艺优势 ν 产品质量很高，超过国内现有水平，完全符合国际标准 ν 取代度高且均匀，应用范围大
ν 反应时间短，在高温下运行，产品质量相当稳定 ν 生产成本低于现有国内高纯 CMC 生产技术
技术来源 德国 成熟程度 已工业化并有多个工程实例证明可靠性