CMC基础知识

1、 产品概述
产品名称:羧甲基纤维素钠(Sodium Carboxymethyl Cellulose),习惯上简称为羧甲基纤维素,英文简写为CMC。CMC是一种有代表性的纤维素醚,工业上多用其钠盐,属於高分子阴离子型电解质,此外,还有它的铵盐、铝盐等。有时也生产CMC酸。取代度,即对每一个无水葡萄糖单位的置换体的与之反应的羟基的平均数,等于1时,它的分子式为[C6H7O2(OH)2OCH2COONa]n,
结构式一般写成:

2、产品主要性质
2.1外观
纯粹的羧甲基纤维素是无臭、无味、无毒的白色或微黄色纤维状粉末。
2.2溶解性
羧甲基纤维素易吸收水份,具有良好的水溶性,溶於冷水或热水成为胶体溶液。不溶於甲醇、乙醇、丙铜、氯仿及苯等有机溶剂。取代度是影响其水溶性的重要因素,粘度对水溶性的影响也很大。通常粘度在25mPa.s-50000mPa.s之间,取代度在0.3左右,呈碱溶性。取代度大于0.4即为水溶性。随着取代度的上升,溶液的透明度也相应改善。CMC的溶解,和其他高分子电介质相同,在溶解时,首先产生膨胀现象,然后逐渐溶解。所以在配制溶液时,应使各个粒子均匀润湿,才能迅速溶解。否则,它在水溶液中膨胀后,粒子间相互粘附形成很强的皮膜或胶团,使粒子不易分散,造成溶解困难。
2.3吸湿性
CMC的平衡水份,随空气湿度的升高而增加,随温度的上升而减小。在室温和平均湿度80-85%时,平衡水份在26%以上,而产品中水份低于10%,比平衡水份低。从它的形态来看,即使含水在15%左右,外观也看不出差别。但当含水率达到20%以上时,就能看出部门粒子间的相互粘附,粘度越高越明显。
像CMC那样有极性的高分子化合物支配着吸湿度的除了相对湿度以外,还有极性基的数目。取代度越高,即是极性基数目多,其吸湿度就大。
2.4溶液粘度
2.4.1羧甲基纤维素水溶液的粘度是纤维素聚合度的具体表现,取决於纤维素原料的平均聚合度以及纤维素在碱化、醚化反应过程中聚合度的降解程度,反应均一性。羧甲基纤维素水溶液的粘度随着浓度提高而呈近似直线的上升。溶液的粘度除与纤维素的聚合度及其分布有关外,还随着溶液浓度、PH值、温度、流速梯度、取代度等不同而改变。
2.4.2影响粘度的因素
A、溶液浓度的影响:无论高、中、低粘度的CMC,其粘度随溶液浓度的增加而上升,溶液浓度与粘度的对数值近似直线关系。
B、PH值的影响:1%CMC溶液的粘度在PH值6.5-9.0时最大且最稳定。一般说PH值在9.0-11.0的范围内粘度变化不太大。但当PH<6时,粘度迅速下降,并开始形成CMC酸,后者于PH≌2.5时即达完全;若PH>9时,粘度亦会下降,起初比较缓慢,但当PH>11.5时,开始急剧下降。这是因为未取代的羟基与碱分子结合,促进纤维素分散的结果。
C、温度的影响:CMC溶液的粘度随温度的升高而下降。冷却时,粘度即行回升,但当温度升至一定程度时,将发生永久性的粘度降低。但须指出,粘度降低和CMC取代度有密切关系,取代度越高,粘度受温度影响越小。
D、盐类的影响:各种无机盐等离子的存在会降低CMC溶液的粘度,盐类对粘度的影响几乎取决于阳离子的价数。一般是遇一价阳离子盐时呈水溶性,遇三价阳离子盐时呈不溶性盐,遇二价阳离子盐时,则介于一价和三价之间。
E、流速梯度的影响:因CMC溶液系非牛顿型流体,而是属于假塑性流体。其流动性质不能用简单的牛顿公式描述,但溶液的表观粘度仍是测定时流速梯度的函数。
对于牛顿型流体,其流速梯度和切向力间是成正比的关系。而对于假塑性流体来说,则流速梯度随切向力的增加比直线为快,就是粘度随切向力的增加而减少。
对于CMC溶液来说,其粘度随流速梯度改变的情况可以这样解释:因CMC的分散相是亲水性的,吸水后先膨胀,然后就以大分子状态而溶解。因大分子的体积很大,故粘度很大。如将切向力增加,则大分子即起定向作用,逐渐将长轴转成流动方向,且切向力越大,转向越加彻底,因此流动时的粘度阻力也越变越小了。同时它们周围的溶剂化层也可因切向力而变形,这也是减少阻力的原因。在CMC溶液浓度较低时,流速梯度对粘度的影响很小,当溶液浓度增加时,流速梯度对粘度的影响也随之增加。
F、CMC溶液的粘度随聚合度的增加而上升,但粘度提高率因取代度的不同而异。,
2.5羧甲基纤维素遇PbSO4、FeCl3、FeSO4、CuSO4、K2Cr2O7、AgNO3、SnCl2等重金属盐也会发生沉淀。

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