羧甲基纤维素及反应原理
羧甲基纤维素
羧甲基纤维素一、名称：1. 化学名称：羧甲基纤维素钠，又称羧甲基纤维素2. 英文全称：Carboxymethyl Cellulose3. 英文简称：CMC二、分子式：[C6H7O2(OH)2CH2COONa]n三、制备：CMC 的主要化学反应是纤维素和碱生成碱纤维素的碱化反应以及碱纤维素和一氯乙酸的醚化反应。
碱化: [C6H7O2(OH) 3] n + nNaOH→[C6H7O2(OH) 2ONa ] n + nH2O醚化: [C6H7O2(OH) 2ONa ] n + nClCH2COONa →[C6H7O2(OH) 2OCH2COONa ] n + nNaCl三、物理性质：外观为白色或微黄色絮状纤维粉未或白色粉未，无嗅无味，无毒；易溶于冷水或热水，形成胶状，溶液为中性或微碱性，不溶于乙醇、乙醚、异丙醇、丙酮等有机溶剂，可溶于含水60%的乙醇或丙酮溶液。
有吸湿性，对光热稳定，粘度随温度升高而降低，溶液在PH值2～10稳定，PH低于2，有固体析出，PH值高于10粘度降低。
变色温度227℃，炭化温度252℃，2%水溶液表面张力71mn/n。
常用钠盐。
白色絮状粉末，无臭，无味，无毒。
易溶于水，形成透明胶状液，溶液呈中性。
对光、热稳定。
有吸湿性。
不溶于酸、甲酚、乙醇、丙酮、氯仿、苯等，难溶于甲醇、乙醚。
有羧甲基取代基的纤维素衍生物，用氢氧化钠处理纤维素形成碱纤维素，再与一氯醋酸反应制得。
构成纤维素的葡萄糖单位有3个可被置换的羟基，因此可获得不同置换度的产品。
平均每1g干重导人1mmol羧甲基者，在水及稀酸中不溶解，但能膨润，用于离子交换层析。
羧甲基pKa在纯水中约为4，在0.5mol/L NaCl中约为3.5，是弱酸性阳离子交换剂，通常于pH4以上用于中性和碱性蛋白质的分离。
40％以上羟基为羧甲基置换者可溶于水形成稳定的高黏度胶体溶液。
制药业选用适当黏度CMC作片剂的黏合剂、崩解剂，混悬剂的助悬剂等。
羧甲基纤维素的制备
羧甲基纤维素的制备
仪器：250ml三口烧瓶、控温水浴锅、铁架台、搅拌棒、PH测定仪、DS和粘度测定？、氯乙酸钠剩余量测定
药品：纸浆、氢氧化钠、氯乙酸、乙醇、（碳酸钠）、HCl
反应机理：1.碱化：[纤维素]n + nNaOH→[碱纤维素]n + n水
2.醚化：[碱纤维素]n + 氯乙酸钠→CMC钠 + NaCl
副反应：氯乙酸钠 + NaOH→HO-CH2COOH + NaCl
实验步骤：1.碱化：取5g干纸浆（浆渣）加入250ml三口烧瓶，加入5-5.5g NaOH+5ml水、 11ml 95%乙醇，反应温度为30-35℃，反应时
间40-45min
（纤维素：NaOH：水：乙醇=1:1.1 : 1 : 1.8）
2.醚化：加入6-7g氯乙酸，反应温度为70℃，反应时间70-150min
（NaOH：氯乙酸=1 ：2.2 （物质的量比）
（氯乙酸和碳酸钠2:1反应，碳酸钠稍过量，使反应pH为6.8-7）
3.用稀HCl调至中性，过滤，用乙醇洗涤2-3次，烘干
（测定DS和粘度，看所制备CMC是否符合要求）
4.滤液中乙醇的回收和剩余氯乙酸钠含量的测量。
羧甲基纤维素钠和羧甲基纤维素
羧甲基纤维素钠和羧甲基纤维素1. 简介羧甲基纤维素钠（Carboxymethyl cellulose sodium）和羧甲基纤维素（Carboxymethyl cellulose）是一类常用的功能性高分子化合物。
它们具有良好的溶解性、增稠性和稳定性，广泛应用于食品、制药、化妆品等领域。
本文将详细介绍羧甲基纤维素钠和羧甲基纤维素的特性、制备方法以及应用领域。
2. 特性2.1 羧甲基纤维素钠的特性羧甲基纤维素钠是一种离子型聚电解质，具有以下特点：•溶解性：羧甲基纤维素钠在水中具有良好的溶解性，形成胶体溶液。
•高度增稠：由于其分子结构中含有大量的羧甲基，能够形成大量氢键和静电作用力，使得溶液具有较高的粘度。
•高度吸水性：羧甲基纤维素钠可以吸收大量水分，并形成凝胶状物质。
2.2 羧甲基纤维素的特性羧甲基纤维素是一种非离子型聚电解质，具有以下特点：•溶解性：羧甲基纤维素在水中具有良好的溶解性，形成胶体溶液。
•中度增稠：相比羧甲基纤维素钠而言，羧甲基纤维素的增稠效果较弱。
•高度吸水性：羧甲基纤维素可以吸收大量水分，并形成凝胶状物质。
3. 制备方法3.1 羧甲基纤维素钠的制备方法羧甲基纤维素钠的制备方法通常包括以下步骤：1.纤维素预处理：将天然纤维素经过碱处理、酯化等预处理过程，使其表面含有活性基团。
2.羧甲基化反应：将预处理后的纤维素与氯乙酸等反应剂进行反应，引入羧甲基。
3.碱化处理：将反应得到的产物经过碱处理，得到羧甲基纤维素钠。
3.2 羧甲基纤维素的制备方法羧甲基纤维素的制备方法与羧甲基纤维素钠类似，但在最后一步碱化处理时使用酸性条件，得到非离子型的羧甲基纤维素。
4. 应用领域4.1 食品工业羧甲基纤维素钠和羧甲基纤维素在食品工业中具有以下应用：•增稠剂：由于其良好的增稠性，可用于制作果冻、酱料等食品。
•稳定剂：能够增强食品的稳定性，延长保质期。
•着色剂：可以作为食品着色剂使用。
4.2 制药工业羧甲基纤维素钠和羧甲基纤维素在制药工业中具有以下应用：•药物控释剂：由于其良好的吸水性和溶解性，可用于控制药物释放速率。
羧甲基纤维素生产工艺
羧甲基纤维素生产工艺
羧甲基纤维素（CMC）的生产工艺主要包括下述几个步骤：
1. 原料准备：将木浆或纤维素原料加入到溶解槽中，加入适量的苛性碱和石灰，进行预处理。
然后将预处理后的原料送入苛性碱溶解槽。
2. 溶解：在苛性碱溶解槽中，加入适量的碳酸钠和氢氧化钠，并加热至一定温度。
在高温高压的环境下，使纤维素与碱液充分反应，溶解成纤维素碱溶液。
3. 甲醛化反应：将甲醛加入溶解槽中，与纤维素碱溶液进行反应。
甲醛与羟基（OH）和羧基（COOH）反应，生成羧甲基
纤维素。
4. 中和：将生成的羧甲基纤维素溶液与硫酸进行中和反应，将pH值调整在适宜范围。
调整后的羧甲基纤维素溶液称为CMC 浆料。
5. 过滤：用过滤设备将CMC浆料中的杂质、纤维等进行过滤，得到较纯净的CMC浆料。
6. 浓缩：将过滤后的CMC浆料进行浓缩处理，使浆料的浓度
达到产品要求。
7. 干燥：将浓缩后的CMC浆料进行干燥处理，一般采用喷雾
干燥或气流干燥等方法，得到CMC粉末。
8. 精细加工：对CMC粉末进行筛分、研磨等加工处理，以得到符合产品要求的CMC终产品。
以上是羧甲基纤维素的一般生产工艺流程，具体工艺参数和设备配置可能会根据生产厂家和产品要求的不同而略有差异。
同时，CMC的生产过程中还需要进行质量检验、包装等环节，以确保产品的质量和安全。
羧甲基纤维素 多糖
羧甲基纤维素多糖
羧甲基纤维素是一种多糖，也被称为羧甲基纤维素钠。
它是一种水溶性聚合物，通常用作增稠剂、乳化剂和稳定剂。
羧甲基纤维素的化学结构包含羧甲基基团，这些基团使得它在水中溶解并形成凝胶状物质。
这种多糖通常用于食品工业、制药工业和化妆品工业等领域。
在食品工业中，羧甲基纤维素常被用作增稠剂和稳定剂，例如在冰淇淋、酱料和沙拉酱中。
它能够增加食品的黏稠度和口感，同时也能够防止食品中的沉淀物沉积。
在制药工业中，羧甲基纤维素常被用作药片的成型剂和包衣剂，以改善药物的口感和稳定性。
此外，它还可以用于制造口服液和注射液等药物剂型。
在化妆品工业中，羧甲基纤维素通常被用作乳化剂和稳定剂，用于调配乳液、面霜和洗发水等产品。
从营养角度来看，羧甲基纤维素作为多糖类物质，通常不会被人体消化吸收，因此在食品中使用时需要注意控制摄入量，以免对消化系统造成不适。
此外，对羧甲基纤维素的过敏反应也需要引起重视，个体在摄入或使用时应当留意相关的过敏反应。
总的来说，羧甲基纤维素作为一种多糖，在工业生产和食品加工中具有重要的应用价值，但在使用时需要注意其对人体的影响，合理控制用量，以确保产品的安全性和可靠性。
羧甲基纤维素 分子式
羧甲基纤维素分子式羧甲基纤维素（Carboxymethyl cellulose，CMC）是一种化学上的半合成聚合物，由天然纤维素经过酯化反应得到，分子式为C8H16NaO8，分子量为90.0778。
羧甲基纤维素是一种重要的水溶性高分子化合物，具有多种用途，如食品工业、制药、纺织、造纸、石油开采等。
CMC在食品工业中的应用主要是作为增稠剂、胶体稳定剂、润湿剂、乳化剂和保湿剂等，常用于软饮料、糕点、琼脂、冰淇淋和肉制品等食品中。
在制药工业中，CMC主要用于制备胶囊、片剂、乳剂、眼药水等药品。
在纺织、造纸工业中，CMC则是一种重要的增稠剂、防止纤维破裂剂和悬浮剂，在石油开采中，CMC作为钻井液的稠化剂、润滑剂和泥浆的凝固剂等。
羧甲基纤维素是由天然纤维素通过二氧化碳和电气氧化反应制备得到的聚合物。
在该过程中，纤维素的羟基与氯乙酸发生酯化反应，最终生成羧甲基纤维素。
CMC的分子结构中含有羧甲基基团和纤维素骨架，具有羟基的亲水性和羧基的亲油性，因此在水溶液中可以形成胶体稳定剂。
在食品工业中，CMC在乳化、稳定、增稠等方面具有较好的性能，其质量要求主要包括纯度、粘度、pH值等。
CMC的粘度大小与涂抹物料的流变特性相关，一般要求在500~3000mPa·s之间。
CMC具有良好的温度稳定性和抗拉强度，可应用于高温加工的食品中。
CMC应用于食品保质期较长，不易发生变质。
CMC在制药工业中被广泛应用，它具有组织相容性和生物可降解性等优良特性。
CMC常用于片剂中的粘合剂，以改善片剂的机械强度和分散性。
此外，CMC还可用于制备乳剂、凝胶、胶囊和粉末剂等剂型。
CMC应用于制药的过程中要求无毒、无味、无臭、与药物稳定的性能。
在纺织工业中，CMC可用作增稠剂和防止纤维破裂剂。
添加CMC后，纤维素分子形成交联结构，提高了纱线的拉伸性和撕裂强度。
在造纸工业中，CMC可用作纸张加强剂、防止纸张破裂和增加白度的助剂。
CMC在石油开采中主要用于钻井泥浆的稠化和润滑，以及水泥的增稠和粘接等方面。
cmc
CMC的吸湿特性
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的成膜性
一般情况下，粘度和高分子量的CMC在一定的湿度下制成的薄膜只有强度和高予韧性。使用某些水溶性的树脂作交联剂与CMC的混合液溶成膜，经进一步干燥塑化对理，薄膜可变成不溶干水的产品但经铝盐处理可获水溶性。
2）．将CMC先与白砂糖等干燥的原料，以干法的形式混合，再投入水中溶解。操作时，先将CMC先与白砂糖等干燥的原料按照一定的比例，放在不锈钢搅拌机中，关上搅拌机的顶盖、使搅拌机内的物料处于密闭状态。接着，开启搅拌机，将CMC和其他原料充分拌和。然后，将拌和的CMC混合料缓慢均匀地撒到装有水的配料缸内，并不断搅拌，后面的操作则可以参照上述的第一种溶解方法进行。
CMC化工产品
简介
CMC (中文名：羧甲基纤维素钠，英文名：Carboxyl methyl Cellulose，简称CMC)
产品名称： CMC
产品类别： 原材料及辅料系列--辅料系列
详细说明：
CMC是一种重要的纤维素醚，是天然纤维经过化学改性后所获得的一种水溶性好的聚阴离子纤维素化合物，易溶于冷热水。它具有乳化分散剂、固体分散性、不易腐蚀、生理上无害等不同寻常的和极有价值的综合物理、化学性质，是一种用途广泛的天然高分子衍生物。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的优越性能如：增稠性、保水性、代谢惰性、成膜成形性、分散稳定性等，可用作增稠剂、保水剂、粘合剂、润滑剂、乳化剂、助悬浮剂、药片基质、生物基质和生物制品载体等。
羧甲基纤维素及反应原理
1.振动给料机 2.空气过滤器 3.进风机 4.热交换器 5.旋风除尘器 6.引 风机 7.进风机 8.空气过滤器
三、工艺流程简述 ：
7、粉碎、过筛、混料、包装：
A. 已烘干好的CMC用锤击式粉碎机粉碎；
B.再根据粒度要求选用不同目数的筛网过筛 ，控制好粒度（细度）； C.为了使产品质量均一、稳定，将各小批号 质量指标大径相近的CMC或根据客户不同要 求选用指标不同的小批，混成大批号以达到 客户所要求的质量指标； D. 最后进入产品包装、入库。
反
的 控
碱化、醚化工艺的控制：
制 提高取代度来提高产品的均匀性：
应 原 理
四、各质量指标的控制：
(6) CMC产品视比重和粒度的大小与产品
视 的取代度和产品取代均匀性有关，取
比 代度高均匀性好相对产品粉碎后视比
重 重大粒度细。 、 粒 与产品在洗涤过程中洗涤酒浓度有关
度 ，浓度控制低，产品烘干粉碎后视比
反应介质条件下进行碱化、醚化反应的工艺 方法。按反应稀释剂用量的多少又分为淤浆 法和捏合法（溶剂法或悬浮法）。
羧 甲 基 生纤 产维 及素 反 应 原 理
二、CMC生产方法及原理：
2、溶媒法生产工艺及原理：
溶媒法特点：
(1) 反应过程传热、传质迅速、均匀。 (2) 主反应速度快，副反应减少，醚化剂利用率较水媒 法高10-20% (3) 反应稳定性、均匀性提高；取代均匀性和使用性能 大大提高。
(3)
：
PH
值
的
洗涤过程采用盐酸和氢氧化钠调
控 制
整PH值，使产品成为PH=6.5-7.5
_
酸
碱
度
_
羧 甲 基 生纤 产维 及素 反 应 原 理
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≤8.0
外观
白色疏松纤维状
一、CMC生产主要原料简介：
2、氯乙酸（或氯乙酸钠）：
分子式 ： ClCH2COOH
技术指标：
项目
一氯含量
二氯含量
一级品指标
≥97.5
≤1.5
合格品指标
≥96.0
≤2.5
素羧 甲 基
理 生纤 产维 及 反 应 原
一、CMC生产主要原料简介：
3、氢氧化钠：
分子式 ： NaOH
基 理 生纤
产维
+ [C6H7 O 2(OH)3 ]n nNaOH H2O [C6H7O2(OH)2ONa]n+H2O
及 反
2ClCH2COOH +
2ClCH2COONa +H2O +CO2
应
Na2CO3 [C6H7O2(OH)2ONa]n + nClCH2COONa
原
[C6H7O2(OH)2OCH2COONa]n +nNaCl
条件下进行的反应。
应
原
其特点是设备简单、投资少、成本低、产
品质量不均匀、醚效低，生产出产品粘度低。
二、CMC生产方法及原理：
1、水媒法生产工艺流程：
纯 碱 氯乙酸
氯乙酸钠
烘干
纤维素 碱液
碱化
醚化
熟化
烘干
精制
成品包装
中和
素羧
甲
基
理 生纤
产维
及
粉碎
反
应
原
包装
二、CMC生产方法及原理：
素羧 甲
反应式：
三、工艺流程简述 ：
素羧 甲
③ 碱化温度的影响：
基 理 生纤
产维
碱化反应是放热反应，纤维素对碱的吸附量
及 反
和润胀度随碱化温度的降低而增加，温度高 应
，纤维素对碱的吸附量减少，不利于碱纤维 原
素的生成。
三、工艺流程简述 ：
素羧 甲
3、醚化工序：
基 理 生纤
目的：通过醚化反应，一氯醋酸钠与碱纤 维素发生亲核取代反应使碱纤维素生成纤
羧甲基纤维素 生产及反应原理
主讲：谢建成
2003 年 12月 31日
一、CMC生产主要原料简介：
素羧 甲
1、精制棉（纤维素）：
分子式 ： [C6H7O2（OH）3]n
基 理 生纤
产维
及
技术指标：
反
α纤维素
98.5%
应
聚合度
原
不同品号的精制棉有不同的聚
合度
汲湿度（g）
≥150（15g样品）
水份（%）
副反应：
ClCH2COOH +2 NaOH H2O HOCH2COONa + NaCl+ H2O
ClCH2COONa +H2O
HOCH2COOH + NaCl
三、工艺流程简述 ：
素羧 甲
3、醚化工序：
基 理 生纤
产维
及
碱化好的碱纤维素在缓慢加入一氯醋酸
反 应
酒溶液后，下料至醚化捏合机内，升温 原
二、CMC生产方法及原理：
素羧 甲
2、溶媒法生产工艺及原理：
基 理 生纤
产维
及
溶媒法：
反
又称有机溶剂法，是在存在有机溶剂作
应 原
反应介质条件下进行碱化、醚化反应的工艺
方法。按反应稀释剂用量的多少又分为淤浆
法和捏合法（溶剂法或悬浮法）。
二、CMC生产方法及原理：
素羧 甲
2、溶媒法生产工艺及原理：
二、CMC生产方法及原理：
素羧 甲
溶媒法生产CMC工艺：
碱液
精制棉 93%乙醇 氯乙酸酒
碱化
醚化
基
理 生纤
碱液
产维
盐 酸 稀浓度乙醇 及
反
中和洗涤
应
原
烘干
耙干脱酒
离心脱酒
粉碎
稀酒回收
成品包装
蒸馏
三、工艺流程简述： ：
素羧 甲
1、配酸：
基 理 生纤
2、碱化：
产维 及
反
目的： 纤维素与碱溶液反应生成碱纤维，使 联单纤维素内部得到充分润胀，提高
5、乙 醇：
分子式 ： C2H3OH
技术指标：
项目
浓度 (V/V)%
氧化时间 min
外观
素羧 甲 基
理 生纤 产维 及 反 应 原
指 标 ≥31.0
≥20
淡黄色透明液体,无机 械杂质
二、CMC生产方法及原理：
素羧 甲
水媒法工艺：
基 理 生纤
产维
及 是将碱纤维素与醚化剂存在游离碱和水的 反
基 理 生纤
溶媒法特点：
产维
(1) 反应过程传热、传质迅速、均匀。
及 反
(2) 主反应速度快，副反应减少，醚化剂利用率较水媒 应
法高10-20%
原
(3) 反应稳定性、均匀性提高；取代均匀性和使用性能
大大提高。
(4) 使用大量有机溶剂，物耗提高，有机溶剂分离回 收设备投资增大，生产成本较高于水媒法工艺。
技术指标：
项目
NaOH %
外观
素羧 甲 基
理 生纤 产维 及 反 应 原
指标
50.2±0.2
透明液体,无黑色杂质
一、CMC生产主要原料简介：
4、盐 酸：
分子式 ： HCl
技术指标：
项 目 总酸度(以HCl计)
外观
素羧 甲 基
理 生纤 产维 及 反 应 原
指标
≥31.0
透明液体,无黑色杂质
一、CMC生产主要原料简介：
应 原
纤维素的反应活性。
三、工艺流程简述 ：
素羧 甲
① 设备介绍：
基 理 生纤
1500L捏造合机 夹套 双拐轴搅拌 （n140r/min n2
产维
21r/min）、夹套。
及
反
应
原
三、工艺流程简述 ：
素羧 甲
② 碱纤维素的制备：
基 理 生纤
[C6H7O2 (OH)3]n + NaOH
H2O [C6H7O2(OH)2ONa]n+H2O
三、工艺流程简述 ：
素羧 甲
4、中和洗涤：
操作过程：
基 理 生纤
产维
通过醚化好的粗CMC下料至已配制好的一定量 浓度 及
酒精溶液的洗涤槽中，整个洗涤过程的操作如下：
反
A：将醚化好的粗CMC分散在乙醇水溶液中。
维素醚
产维 及 反 应
原
(a) 设备：醚化捏合机（同于碱化设备）
三、工艺流程简述 ：
素羧 甲
3、醚化工序：
(b) 反应方程式：
ClCH2COOH + NaOH
ClCH2COONa+ H2O
基 理 生纤
产维 及 反
[C6H7O2(OH)2ONa]n + nClCH2COONa
应
[C6H7O2(OH)2OCH2COONa]n +nNaCl 原
产维 及
反
A)、把称重好的纤维素原料（精制棉或木浆）撕碎 应
，投入碱化捏合机内，同时加入50%的液碱和93% 的酒精，10~12分钟完成，在25-40℃温度下进行搅
原
拌40-60分钟。
B)、缓慢（30-45分钟）加入一氯醋酸酒精混合液 ，进行混合降温冷搅，让一氯醋酸充分渗入碱纤维 素内，碱化工序完成。
醚化，76-78℃恒温反应35-60分钟，降
温下料。
三、工艺流程简述 ：
4、中和洗涤：
目的：
醚化反应完成后，生成粗 CMC中，伴有氯化钠、羟乙酸 钠、乙醇酸钠以及由反应原材 料夹带的杂质，主要是氯化钠 。洗涤目的是清除杂质，漂白 CMC，调整PH值。
设备:
见右图
素羧 甲 基
理 生纤 产维 及 反 应 原