羧甲基纤维素钠(CMC)的结构与在牙膏中的应用
羧甲基纤维素（CMC）
一、概述：羧甲基纤维素（Sodium Carboxymethyl Cellulose）简称CMC，属表面活性胶体的高分子化合物，是一种无臭、无味、无毒的水溶性纤维素衍生物，一般使用的是其钠盐，故其全名应叫羧甲基纤维素钠，即CMC—Na。
二.产品特性：1.CMC为白色或微黄色纤维颗粒状粉末，无味、无臭、无毒，易溶于水，并形成透明粘稠胶体，溶液呈中性或微碱性。
可长期保存不变质，在低温及日光照射下也是稳定的。
但因温度急剧变化，溶液酸碱性变化。
在紫外线照射下以及微生物的影响，也会引起水解或氧化，溶液粘度下降，甚至溶液腐败，溶液如需长期保存，可选则适宜的防腐剂，如甲醛、苯酚、苯甲酸、有机汞化合物等。
2.CMC与其它高分子电解质相同，溶解时，首先产生澎涨现象，粒子间相互粘附形成皮膜或粘胶团，致使不能分散，而是溶解迟缓。
因此，在配制其水溶液时，如能先使粒子均匀润湿，能显著增加溶解速度。
3．CMC具有吸湿性，在大气中CMC的平均水份随空气温度增加而增加，随空气温度上升而减少，在室温平均温度80%--50%时，平衡水份在26%以上，产品水份为10%以下。
因此产品包装及存放应注意防潮。
4．锌、铜、铅、铝、银、铁、锡、铬等重金属盐类，能使CMC水溶液发生沉淀，沉淀除盐基性的醋酸铅外，仍可重溶于氢氧化钠或氢氧化铵溶液内。
5．有机的或无机的酸类，对本产品的溶液，也会起沉淀现象，沉淀现象因酸的种类及浓度而有所不同，一般在PH2.5以下即发生沉淀，加碱中和后可以回复。
6．钙、镁及食盐等盐内，对CMC溶液不起沉淀作用，但影响降低粘度。
7．CMC与其它水溶性胶类及软化剂、树脂等均有相溶性。
8．CMC抽成的薄膜，在室温下浸渍于丙酮、苯、醋酸丁酯、四氯化碳、蓖麻油、玉米油、乙醇、乙醚、二氯乙烷、石油、甲醇、醋酸甲酯、甲基乙基酮、甲苯、松节油、二甲苯、花生油等二十四小时内可无变化。
9．本产品外形为细粉或粗粒，或仍如纤维状，只因加工不同而异与其物理化学性能无关系。
羧甲基纤维素钠的临界胶束浓度
羧甲基纤维素钠的临界胶束浓度羧甲基纤维素钠（CMC）是一种常用的表面活性剂，在化妆品、食品和药品等领域都有着广泛的应用。
它在水中的溶液中可以形成临界胶束，这是其重要的性质之一。
那么，什么是羧甲基纤维素钠的临界胶束浓度？它的形成机制是什么？它又有着怎样的应用呢？一、羧甲基纤维素钠的临界胶束浓度羧甲基纤维素钠的临界胶束浓度（CMC）是指在溶液中，当表面活性剂的浓度达到一定数值时，使得其能够形成稳定的胶束结构。
这个浓度被称为临界胶束浓度，通常用来评价表面活性剂的胶束形成能力。
在CMC以下，表面活性剂以单分子形式存在；而在CMC以上，表面活性剂开始形成胶束。
CMC是表面活性剂的一个重要参数，可以影响其在溶液中的性质和应用。
二、临界胶束浓度的形成机制临界胶束浓度的形成与表面活性剂的分子结构密切相关。
表面活性剂分子通常由亲水性头基和疏水性尾基组成。
在低于CMC的浓度下，表面活性剂分子以头基朝向水相、尾基朝向水相之外的方式分散在溶液中；当浓度达到CMC时，疏水性尾基之间的疏水相互作用开始增强，导致分子聚集形成胶束结构。
这种过程是由疏水作用驱动的，而且一旦形成的胶束结构会在一定浓度范围内保持稳定。
三、羧甲基纤维素钠临界胶束浓度的应用羧甲基纤维素钠作为一种常见的表面活性剂，在许多领域都有着重要的应用。
例如在医药领域，CMC的浓度可以影响药物的溶解性和释放性能，一些药物的溶解度和释放速度会随着CMC的增加而增加，因此可以通过控制CMC达到控制药物释放的目的。
在食品工业中，CMC 的临界胶束浓度也被广泛应用，比如在乳化和稳定乳液中。
CMC的临界胶束浓度也被应用于油田开采、染料工业中等，可以通过调控CMC 的浓度来改变体系的性质。
个人观点与理解对于表面活性剂的临界胶束浓度，我认为这是一个非常重要的性质，它直接影响着表面活性剂的应用效果。
通过对临界胶束浓度的了解，可以更好地控制表面活性剂的性质和行为，从而优化其在不同领域的应用。
羧甲基纤维素钠(CMC)的结构与在牙膏中的应用
.
提高取代度对CMC的影响
0.7
0.9
1.2
• 更高光泽度（牙膏） • 更顺滑的流动性 • 在低水含量产品中更好的稳定性 • 更高的盐耐受性 • 更低的触变性
.
CMC – 聚合度
• 主要取决于生产工艺和纤维素的选择 • 是影响CMC粘度表现的关键 • 粘度范围可从极低至极高 • （1% 粘度从10 – 12，000 mPas）
.
效应
• 溶解性 • 流动性能 • 保水性 • 表面活性 • 成膜性 • 水化时间
纤维素的结构
• 纤维素大分子的基环是D-葡萄糖以β- 1,4糖苷键组成的大分子多糖
.
羧甲基纤维素钠（CMC）
• CMC是纤维素环上的羟基被羧基取代之后的阴离子产物。
.
羧甲基纤维素钠（CMC）的合成
.
羧甲基纤维素钠（CMC）
• 主要产品特征
• 纯度 • 聚合度（DP 或者分子量） • 取代度（DS） • 取代物分布 • 粒径
.
裁切CMC分子
取代度（DS） 每一葡萄糖单元所携带的羧甲基数目
• 理论值 0 -3
• 实际值： • 0.3-0.6 部分可溶/溶胀 • 0.6-1.0 全部可溶 • 1.0-1.4 在极端的条件下也可溶（强
• 颜色，粒径，溶解性，表面活性等 • 可定制化 • CMC一般不溶解于有机溶剂，但是它可溶于水和不同醇类产品的混合溶液 （醇最大体积占比不超过40%）
.
羧甲基纤维素钠（CMC） – 通用性能
结构
• 链长 • 取代基团的种类 • 取代基团的位置 • 取代度 • 颗粒形态
性能
• 粘度 • 亲水性 • 疏水性 • 粉末特征
• 使牙膏具有触变性 – 这点非常重要，有利于牙膏的灌装， 挤出和刷牙
羧甲基纤维素钠产品简介
级别
产品型号
主要质量指标
代替度(D.S)≥
纯度(%)≥
粘度
2% 25℃mPa.s
PH值
粒度
(60目)≥
干燥减量%≤
工
业
级
IL6
0.50-0.70
55
5-40(注1)
8.0-11.5
80
10
IL8
0.80
75
<300
7.0-9.0
80
8
IM6
0.60
75
300-800
6.0-8.5
80
8
6.0-8.5
80
10
IH6
0.60
92
800-1200
6.0-8.5
80
8
IH8
0.80
92
800-1200
6.0-8.5
80
8
IH9
0.90
97
800-1200
6.0-8.5
80
8
ISH9
0.90
97
>1200
6.0-8.5
80
8
石
油
级
LV-CMC
0.80
80
-
7.0-9.0
80
10
MV-CMC
0.65
85
-
7.0-9.0
80
10
HV-CMC
0.80
95
-
6.5-8.0
牙膏用羧甲基纤维素钠_QB_T2318_2007_
98 50 0.2 ～ 1.5 6.5 ～ 8.5
3.2 杂质 、微生物指标
＊注 :[ 1] 本标准由中华人民共和国国家发展和改革委员会 2007年 12 月 3日发布 , 2008 年 6月 1日实施 。 [ 2] 4.5.1.2中 “扁型称量瓶”应为 “扁形称量瓶 ”, 原文如此 。 [ 3] 4.5.3中 7 行 “把坩锅至于 ”应于 “把坩锅置于 ”, 原文如此 。 [ 4] 4.8.3中 “讯速 ”应为 “迅速 ” , 原文如此 。 [ 5] 4.12.2中 “杂质 (包括 ”应为 “杂质 , 包括 ”, 原文如此 。
然后测定试样溶液的 pH。 测定时试样溶液温度应在 (25 ±1)℃的范围内 。
4.6.4 结果表示
14
牙膏用羧甲基纤维素钠 (QB/T2318 -2007)
2009年第 1期
平行测定值的绝 对差值不大于 0.02pH单位 , 取平行试验结果的算术平均值作为测定结 果 。 4.7 水分的测定 4.7.1 仪器
2
V2——— 滴定消耗氢氧化钠标准溶液的体积 , 单位为毫升 (mL); m——— 经乙醇纯化并干燥后的试样的质量 , 单位为克 (g)。
取代度 (DS)定 义为置换在纤维素每个葡糖酐单元上的羧甲基的平均数目 , 按公式 (3)式计算 。
DS= 1
-0.01.6028B0B……………………………………
3 要求
3.1 感官 、理化指标 感官 、理化指标应符合表 1的规定 。 表1
项 目 感官指标 外观
鉴别测试 细度 (250μm试验筛通过率 )/% 理化指标 黏度 (2%水溶液 )/(mPa· s) 取代度 pH
感官 、理化指标
≥ ≥
要 求 本品为白色或微黄色纤维状粉末 , 目视无杂质
羧甲基纤维素(CMC)
一、概述：羧甲基纤维素（Sodium Carboxymethyl Cellulose）简称CMC，属表面活性胶体的高分子化合物，是一种无臭、无味、无毒的水溶性纤维素衍生物，一般使用的是其钠盐，故其全名应叫羧甲基纤维素钠，即CMC—Na。
二.产品特性：1.CMC为白色或微黄色纤维颗粒状粉末，无味、无臭、无毒，易溶于水，并形成透明粘稠胶体，溶液呈中性或微碱性。
可长期保存不变质，在低温及日光照射下也是稳定的。
但因温度急剧变化，溶液酸碱性变化。
在紫外线照射下以及微生物的影响，也会引起水解或氧化，溶液粘度下降，甚至溶液腐败，溶液如需长期保存，可选则适宜的防腐剂，如甲醛、苯酚、苯甲酸、有机汞化合物等。
2.CMC与其它高分子电解质相同，溶解时，首先产生澎涨现象，粒子间相互粘附形成皮膜或粘胶团，致使不能分散，而是溶解迟缓。
因此，在配制其水溶液时，如能先使粒子均匀润湿，能显著增加溶解速度。
3．CMC具有吸湿性，在大气中CMC的平均水份随空气温度增加而增加，随空气温度上升而减少，在室温平均温度80%--50%时，平衡水份在26%以上，产品水份为10%以下。
因此产品包装及存放应注意防潮。
4．锌、铜、铅、铝、银、铁、锡、铬等重金属盐类，能使CMC水溶液发生沉淀，沉淀除盐基性的醋酸铅外，仍可重溶于氢氧化钠或氢氧化铵溶液内。
5．有机的或无机的酸类，对本产品的溶液，也会起沉淀现象，沉淀现象因酸的种类及浓度而有所不同，一般在PH2.5以下即发生沉淀，加碱中和后可以回复。
6．钙、镁及食盐等盐内，对CMC溶液不起沉淀作用，但影响降低粘度。
7．CMC与其它水溶性胶类及软化剂、树脂等均有相溶性。
8．CMC抽成的薄膜，在室温下浸渍于丙酮、苯、醋酸丁酯、四氯化碳、蓖麻油、玉米油、乙醇、乙醚、二氯乙烷、石油、甲醇、醋酸甲酯、甲基乙基酮、甲苯、松节油、二甲苯、花生油等二十四小时内可无变化。
9．本产品外形为细粉或粗粒，或仍如纤维状，只因加工不同而异与其物理化学性能无关系。
CMC详细资料
CMC作为一种水溶性食品添加剂，具有增稠、稳定、乳化、赋形等作用，在食品工业中具有广泛的用途。
CMC是英文CarboxyMethylCellulose的缩写，中文名为羧甲基纤维素钠，分子式为C6H7（OH）2OCH2COONa，是天然纤维素经化学改性后得到的纤维衍生物，是重要的水溶性聚合物之一。
CMC具有增稠、分散、悬浮、粘合、成膜、保护胶体和保护水分等优良性能，广泛应用于食品、医药、牙膏等行业。
CMC为白色或微黄色粉末、粒状或纤维状固体，无臭、无味、无毒。
CMC是一种大分子化学物质，能够吸水膨胀，在水中溶胀时，可以形成透明的粘稠胶液，在酸碱度方面表现为中性。
固体CMC对光及室温均较稳定，在干燥的环境中，可以长期保存。
CMC具有吸湿特性，其吸湿程度与大气温度和相对湿度有关，当到达平衡后，就不再吸湿。
CMC水溶液具有优良的粘结、增稠、乳化、悬浮、成膜、保护胶体、保持水分、抗酶解以及代谢惰性等性能。
CMC水溶液与锡、银、铝、铅、铁、铜及某些重金属相遇时，会发生沉淀反应；CMC水溶液与钙、镁、食盐共存时，不会产生沉淀，但会降低CMC水溶液的粘度。
食用CMC具有增稠、乳化、赋形、保水、稳定等作用。
在食品中添加CMC，能够降低食品的生产成本、提高食品档次、改善食品口感，还能够延长食品的保质期，是食品工业理想的食品添加剂，可广泛用于各种固体和液体饮料、罐头、糖果、糕点、肉制品、饼干、方便面、卷面、速煮食品、速冻风味小吃食品及豆奶、酸奶、花生奶、果茶、果汁等食品的生产之中。
酸性奶饮料是一种调配型的奶饮料，口味表现为甜酸，是一种以水、牛奶（或者奶粉、发酵灭活后的酸奶）、乳化稳定剂、柠檬酸、果味香精、合成色素等为原料，加工而成的饮品。
在酸性奶饮料中使用CMC，可以起到稳定饮料组织状态的作用，具有防止饮料沉淀分层、改善口感、提高耐高温能力等特性。
在生产过程中，有些酸性奶饮料企业采用单一的CMC作为增稠稳定剂；有些企业则将CMC和其他的增稠稳定剂、乳化剂复合在一起，用于酸性奶饮料的生产之中。
牙膏中胶粘剂的成分
牙膏中胶粘剂的成分【主题】牙膏中胶粘剂的成分【导言】在日常生活中，牙膏是我们每天早晚坚持使用的必需品。
但你是否曾好奇过，牙膏中胶粘剂的成分是什么呢？它们起到了什么样的作用？在本文中，我们将深入探讨牙膏中胶粘剂的成分，从简单到复杂、由浅入深地进行介绍，帮助你更好地理解牙膏的构成以及它们在口腔护理中的重要性。
【正文】1. 胶粘剂的定义和作用胶粘剂是一种能够把物体黏贴在一起的物质，常常被运用在工业、医疗等领域。
在牙膏中，胶粘剂的作用是将其他成分黏附在一起，使其形成均匀的混合物，并且能够黏附在牙刷上，方便使用。
2. 牙膏中常见的胶粘剂成分2.1 羧甲基纤维素钠羧甲基纤维素钠是一种非离子性胶粘剂，常常被应用于牙膏中。
它能够有效地与水相溶，并且在口腔中形成粘稠的凝胶状物质，使牙膏可以更好地附着在牙刷上。
羧甲基纤维素钠还具有良好的稠化性能，可以调节牙膏的流动性和黏性。
2.2 酸性胶原蛋白酸性胶原蛋白是牙膏中常见的一种胶粘剂成分。
它具有很好的胶粘性和黏附性，能够牢固将牙膏的不同成分黏附在一起，在使用时不易分散。
酸性胶原蛋白还具有一定的抗菌功效，对于口腔卫生具有积极的作用。
2.3 热可塑性树脂热可塑性树脂是一种在高温条件下可以塑性变形、冷却后保持形状的材料。
在牙膏中，热可塑性树脂常常被用作胶粘剂成分，能够增加牙膏的粘度和黏附性，使其更加易于使用和存储。
3. 牙膏中的胶粘剂选择与研发在牙膏的研发过程中，胶粘剂的选择非常重要。
研发人员需要根据牙膏的使用目的、成本考虑以及口腔卫生效果等方面的因素，选择合适的胶粘剂成分，并进行实验和调配。
通过不断的试验和改良，他们可以确保牙膏的使用效果和口感的也要保证产品的安全性、生产工艺的稳定性和经济效益。
4. 对牙膏中胶粘剂成分的个人观点和理解在我看来，牙膏中的胶粘剂成分在维护口腔卫生和提高使用体验方面扮演着重要的角色。
它们能够将不同的成分黏附在一起，使牙膏形成稳定的混合物，方便我们使用。
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纤维素衍生 物
羟丙基甲基纤维 素 Jiajiaforever
种子
瓜尔胶 槐豆胶 塔拉胶
生物合成产 品
黄原胶 葡聚糖 塔拉胶来自CMC在牙齿护理方面的应用
• 牙膏是CMC最大的应用 • 美国主要的牙膏生产厂商（高露洁）在他们的
配方中使用CMC
• CMC可用于
• 在牙膏中作为粘结剂和稳定剂 • 胶黏剂中作为粘结剂和胶水 • 清洁标签中作为成膜剂和粘结剂
纤维素的结构
• 纤维素大分子的基环是D-葡萄糖以β- 1,4糖苷键组成的大分子多糖 Jiajiaforever
羧甲基纤维素钠（CMC）
• CMC是纤维素环上的羟基被羧基取代之后的阴离子产物。
Jiajiaforever
羧甲基纤维素钠（CMC）的合 成
Jiajiaforever
羧甲基纤维素钠（CMC）
Jiajiaforever
CMC分子设计的工具
高
取
代中
度
低
• 溶液中可见 纤维
• 触变流动
• 对电解质的 稳定性低
• 较低的过滤
取代基团的一致 性
Jiajiaforever
• 清澈的溶液
• 更顺滑的流 动性
• 对电解质的 稳定性高
• 较高的过滤 比例
羧甲基纤维素钠（CMC） – 通 用性能
• 可形成粘稠的，水晶般晶 莹剔透的水溶液
也可溶（强酸和高盐体系）
Jiajiaforever
提高取代度对CMC的影响
0.7
0.9
1.2
• 更高光泽度（牙膏） • 更顺滑的流动性 • 在低水含量产品中更好的稳定性 • 更高的盐耐受性 • 更低的触变性
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CMC – 聚合度
• 主要取决于生产工艺和纤维素的选择 • 是影响CMC粘度表现的关键 • 粘度范围可从极低至极高 • （1% 粘度从10 – 12，000 mPas）
• CMC溶液为 非牛顿流体， 具有剪切变 稀的特性。
• 流动性受溶 液浓度，取 代度和剪切 力类型的影 响。
CMC – 盐耐受性
• 在盐存在下的性能表现
• 具有有限的盐耐受性 • 在二价阳离子（Ca2+）存在下容易发生絮凝 • 在一价和多共价盐存在下也会发生絮凝
• CMC在NaCl存在下的性能表现
羧甲基纤维素钠 Sodium Carboxymethyl
Cellulose
Jiajiaforever
羧甲基纤维素钠（CMC） – 性质
• 羧甲基纤维素钠是一种阴离子型水溶性纤维素衍生物； • 它可以提供广泛的粘度范围，从极低到极高；
• CMC 30-60,000 mPas （2% Brookfield粘度）
• 取代度 • CMC的牌号
Jiajiaforever
CMC – pH耐受性
• CMC溶液 受pH的影 响
Jiajiaforever
CMC – 水吸收能力 • CMC的吸水能力主要取决于分子链的长度。
• 链长越大，吸水能力越强。 • 盐类会降低高分子量CMC的吸水能力。 • 在纯水中吸水速度最快。
• 极好的易得性和再生产性 （不依赖于作物）； • 非常高的纯度（>99.5%） • 符合所有食品，医药和个人护理应用的标准； • 所有相关产品参数均有严格的标准
• 颜色，粒径，溶解性，表面活性等 • 可定制化 • CMC一般不溶解于有机溶剂，但是它可溶于水和不同醇类产品的混合溶液 （醇最大体积占 比不超过40%）
• 主要产品特征
• 纯度 • 聚合度（DP 或者分子量） • 取代度（DS） • 取代物分布 • 粒径
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裁切CMC分子
取代度（DS） 每一葡萄糖单元所携带的羧甲基数目
• 理论值 0 -3
• 实际值：
• 0.3-0.6 部分可溶/溶胀 • 0.6-1.0 全部可溶 • 1.0-1.4 在极端的条件下
Jiajiaforever
羧甲基纤维素钠（CMC） – 通 用性能
结构
性能
• 链长 • 取代基团的种
类 • 取代基团的位
置 • 取代度 • 颗粒形态
• 粘度 • 亲水性 • 疏水性 • 粉末特征
效应
• 溶解性 • 流动性能 • 保水性 • 表面活性 • 成膜性 • 水化时间
Jiajiaforever
Jiajiaforever
CMC – 兼容性
• CMC与其他的水溶性胶体有非常高的兼 容性
• 所有类型的CMC都可与绝大部分的水溶性 胶体相兼容。
• 部分混合的CMC与其他胶体表现出了协同 增效作用。
Jiajiaforever
CMC – 兼容性
分泌物
阿拉伯胶 黄芪胶 梧桐树胶
提取物
果胶 海藻酸钠 卡拉胶
• 低分子量的CMC 在提高添加量时 粘度快速上升
温度对CMC溶液粘度的影响
Jiajiaforever
• 随着温度 上升， CMC溶液 粘度迅速 下降。
温度对CMC溶液粘度的影响
Jiajiaforever
• 温度上升粘 度下降，温
度下降粘度 恢复
剪切对CMC溶液粘度的影响
• 1%CMC水溶液
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• 其余常用于牙膏中的粘结剂
• 卡拉胶或黄原胶 • 相较于CMC更昂贵
Jiajiaforever
CMC在牙齿护理方面的应用
• CMC在牙膏中作为增稠剂，可以赋予牙膏以下 性能：
高取 代低度取 代度
• 盐含量对低 取代的CMC
的影响极大。
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CMC – pH耐受性
• CMC耐受性部分受限于pH • 在6.5-8.5之间达到最大的粘度值 • pH<3 时不溶 • pH<6时粘度下降 • pH>9时粘度稍微下降 • pH对于粘度的影响是可逆的 • 粘度降低主要取决于
• 当取代度降低时，CMC水溶液的敏感性增强 • 盐和CMC的添加顺序非常重要
• 已溶解的CMC溶液比将CMC溶解在盐溶液中要稳定的多 • 在盐溶液中CMC的粘度增加趋势受到明显抑制
*因此应将CMC先溶解后再加入盐类。
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CMC – 盐耐受性
NaCl的浓度对于 1%CMC水溶液的粘度 的影响
• 水化过程非常关键 • 溶液的粘度取决于分子链
长（分子量，聚合度） • 粘度取决于CMC的添加量，
CMC添加量越高，粘度越高， 两者之间的关联是非等比 例的。 • 添加量提高一倍，粘度大 概增加8-10倍。
Jiajiaforever
羧甲基纤维素钠（CMC）溶液 的粘度
Jiajiaforever
• 高分子量的CMC 在低浓度下就可 达到非常高的粘 度