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cmc

发布日期:2014-06-21 16:25:39
本品为cmc纤维素在碱性条件下与一氯醋酸钠作用生成的羧甲基纤维素钠盐聚羧甲
基醚的钠盐。按干燥品计算,含钠(Na)应为6.5%~9.5%。 
cmc
【性状
性状性状
性状】本品为白色或类白色至微黄色纤维状或颗粒状粉末;无臭,无味;有引
湿性。 
本品在水中溶胀成胶状溶液,在乙醇、乙醚或三氯甲烷中不溶。          
【鉴别
鉴别鉴别
鉴别】 取本品1g,加温水50ml ,搅拌使扩散均匀,制成胶状溶液,冷却至室
温,备用。 
(1)取上述溶液10ml,加硫酸铜试液1ml,即生成蓝色絮状沉淀。  
(2)取上述溶液5ml,加等体积氯化钡试液,即生成白色沉淀。 
(3)取上述溶液,显钠盐的火焰反应(附录Ⅲ)。 
【检查
检查检查
检查】 酸碱度
酸碱度酸碱度
酸碱度  取本品0.5g,加温水50ml剧烈搅拌,至形成胶体溶液,冷却
至室温,依法测定(附录Ⅵ H),pH值应为6.5~8.0 。   
    氯化物
氯化物氯化物
氯化物  取本品1.0g(按干燥品计),精密称定,置250ml 锥形瓶中,加无水乙
醇5ml,再加水150ml使溶解,加浓过氧化氢溶液5滴,缓缓煮沸10分钟,冷却,加
铬酸钾指示液1ml,用硝酸银滴定液(0.1mol/L)滴定。每1ml硝酸银滴定液(0.1mol/L)
相当于3.545mg 的Cl 。含氯化物不得过1.0% 。 
黏度
黏度黏度
黏度  精密称取本品4.0g(按干燥品计),置已称定重量的250ml的烧杯中,加
热水150ml,置热水浴中保温30分钟,迅速搅拌,直到粉末充分湿透,冷却至室温,
加入足量的水使混合物总重为200g,静置、时时搅拌至全部溶解。调节温度至25℃,
用NDJ-1型旋转式黏度计,依法测定(附录Ⅵ G第二法),应为标示黏度的75%~140%。 
乙醇酸钠
乙醇酸钠乙醇酸钠
乙醇酸钠  避光操作。取本品0.5g(按干燥品计),精密称定,置烧杯中,加5mol/L
醋酸溶液与水各5ml,搅拌至乙醇酸钠溶解(约30分钟)。加丙酮80ml与氯化钠2g,
搅拌使羧甲基纤维素完全沉淀,滤过,用丙酮洗涤烧杯和滤纸,合并滤液和洗液置
100ml量瓶中,用丙酮稀释至刻度,摇匀。静置24小时,取上清液备用。取乙醇酸0.310g,
室温真空干燥12小时,置1000ml量瓶中,加水溶解并稀释至刻度。精密量取5ml, 
 
 置
100ml量瓶中,加5mol/L醋酸溶液5ml,静置30分钟,加丙酮80ml与氯化钠2g,
摇匀,用丙酮稀释至刻度,摇匀,静置24小时。备用。分别取上述溶液2.0ml,置25ml
纳氏比色管中,水浴加热至丙酮挥去,冷却至室温,精密加2,7-二羟基萘硫酸溶液(取
2,7-二羟基萘10mg,加硫酸100ml溶解,放置至颜色褪去,2天内使用)20ml,密塞,
摇匀,置水浴中加热20分钟,冷却,供试品溶液与对照溶液比较,颜色不得更深。必
要时,可将所得溶液转移至1cm吸收池中,照紫外-可见分光光度法(附录Ⅳ A),10
分钟内,在540nm的波长处测定吸光度进行比较(0.4%)。 
干燥失重
干燥失重干燥失重
干燥失重  取本品1.0g,在105 ℃干燥6小时,减失重量不得过10.0%(附录Ⅷ L)。 
铁盐
铁盐铁盐
铁盐  取本品1.0g(按干燥品计),置坩埚中,缓缓炽灼至完全炭化,放冷;加
硫酸0.5ml 使残渣湿润,低温加热至硫酸蒸气除尽后,在550~600 ℃炽灼使完全灰化,
放冷,加盐酸1ml与硝酸3滴置水浴上蒸干,放冷,加稀盐酸16ml与水适量,使残渣
溶解,移置100ml量瓶中,加水至刻度,摇匀(必要时滤过),精密量取25ml置50ml
纳氏比色管中,依法检查(附录Ⅷ G),与标准铁溶液4.0ml 用同一方法制成的对照液
比较, 不得更深(0.016%)。                                   
重金属
重金属重金属
重金属  取本品1.0g(按干燥品计),依法检查(附录Ⅷ H第二法),含重金属不
得过百万分之十。                                                               
砷盐
砷盐砷盐
砷盐  取本品0.67g(按干燥品计),加氢氧化钙1.0g,混合,加水2ml,搅拌均
匀,干燥后,以小火烧灼使炭化,再以500~600℃炽灼使完全灰化,放冷,加盐酸8ml
与水23ml,依法检查(附录Ⅷ J第一法),应符合规定(0.0003% )。      
    【含量测定
含量测定含量测定
含量测定】  取干燥失重项下的本品约0.25g ,精密称定,置150ml锥形瓶中,
加冰醋酸50 ml,摇匀,加热回流2 小时,放冷,移置100ml 烧杯中,锥形瓶用冰醋
酸洗涤3 次,每次5ml ,洗液并入烧杯中,照电位滴定法(附录Ⅶ A),用高氯酸滴
定液(0.1mol/L)滴定,并将滴定的结果用空白试验校正。每1ml高氯酸滴定液
(0.1mol/L)相当于2.299mg的Na。
羧甲基纤维素钠(carboxymethylcellulose,CMC),由德国于 
1918年首先制得,并于1921年获准专利而见诸于世。此后 便在欧洲实现商业化生产。当时只为粗产品,用作胶体和粘 
结剂。1936~1941年,羧甲基纤维素钠的工业应用研究相当 活跃,发明了几个相当有启发性的专利。第二次世界大战期 间,德国将羧甲基纤维素钠用于合成洗涤剂。Hercules公司 于1943年为美国首次制成羧甲基纤维素钠,并于1946年生 
产精制的羧甲基纤维素钠产品,该产品被认可为安全的食品 
添加剂。 为了解决原料来源之不足,近5年来我国一些科研单位 
与企业共同合作,综合利用稻草、地脚棉(废棉)、豆腐渣等试 
制生产CIVIC获得成功,生产成本大大下降,这样为CMC工业 生产开辟了一条新的原料来源途径_l J。CIVIC因具有优良的 
水溶性与成膜性等特性,广泛应用于石油、地质、日化、轻工、 
食品、医药等工业中,被誉为“工业的味精”。1989年4月化 
工部将CIVIC列为“新领域精细化工‘八五’规划产品”l2J。 
目前,CMC的研究与开发,主要着重现有生产技术的改 造与工艺的革新,以及独特性能的CMC新产品的合成。 1 CMC的结构特性 羧甲基纤维素是一种水溶性纤维素醚,通常具有实用价 
值是它的钠盐。所以通常CMC就指羧甲基纤维素钠。它的 
基本水分子结构见图1。 <簋 
/;一。\ /o\l \2 1.1/\一I\ 6 l 图1羧甲基纤维素钠水分子结构 CIVIC通常是由天然纤维素与苛性碱及一氯醋酸反应后 制得的一种阴离子型高分子化合物,分子量6 400(±1 000)。 主要的副产物是氯化钠及乙醇酸钠。CMC属于天然纤维素 改陛。目前联合国粮农组织(FAO)和世界卫生组织(WHO) 已正式称它为“改性纤维素”l3J。 衡量CMC质量的主要指标是取代度( )和粘度。一般 
DS不同则CMC的性质也不同;取代度增大,溶液的透明度 
及稳定性也越好。据报道,CIVIC取代度在0,7~1.2时透明 
度较好,其水溶液粘度在pH值为6~9时最大l4]。为保证其 
质量,除了选择醚化剂外,还必须考虑影响取代度和粘度的 一些因素,例如碱与醚化剂之间的用量关系、醚化时间、体系 作者简介牛生洋(1976一),男,甘肃张掖人,硕士,助教,从事食品科学 教学与研究工作。 
收稿日期2006-05.12 含水量、温度、DH值、溶液浓度及盐类等_5J。 2 aMC的应用进展 2.1 CMC在食品工业中的应用 FAO和WHO已批准将纯 CMC用于食品,它是经过很严格的生物学、毒理学研究和试 
验后才获得批准的,国际标准的安全摄入量(ADI)是25 
mg/(kg?d),即大约每人1.5 g/a。曾有报道说,有人试验摄入 
量达到10 kg也未有毒性反应_6J。 
CIVIC在食品应用中不仅是良好的乳化稳定剂增稠剂, 
而且具有优异的冻结、熔化稳定性,并能提高产品的风味,延 长贮藏时间_7J。在豆奶、冰淇淋、雪糕、果冻、饮料、罐头中的 用量约为1%~15%。CMC还可与醋、酱油、植物油、果汁、肉 
汁、蔬菜汁等形成性能稳定的乳化分散液,其用量为0。2%~ 
5%。特别是对动、植物油、蛋白质与水溶液的乳化性能极为 
优异,能使其形成性能稳定的匀质乳状液。因其安全可靠性 高,因此,其用量不受国家食品卫生标准ADI限 ̄mjI8J。CMC 在食品领域不断被开发,近年来,在葡萄酒生产中应用羧甲 
基纤维素钠的研究也已开展_9J。 
2。2 CMC在医药行业的用途在医药工业中可作针剂的 
乳化稳定剂、片剂的粘结剂和成膜剂_l 。有人经基础及动 
物实验证明CMC是安全可靠的抗癌药载体_ll11。用CMC作 
材料,研制的中药养阴生肌散的改造剂型——养阴生肌 膜,能用于皮肤磨削手术创面和外伤性创面。动物模型研究 表明,该膜防止创面感染,与纱布敷料无明显差异,在控制创 
面组织液渗出与创面快速愈合上,此膜明显优于纱布敷料, 
并有减轻术后水肿和创面刺激作用l】 。用聚乙烯醇与羧甲 
基纤维素钠及聚羧乙烯以3:6:1的比例制成的膜剂为最佳 处方,粘附性及释放速率均增加,在增加粘膜粘附缓释膜剂 的粘附力,延长制剂在口腔内的滞留时间及制剂中药物的药 效都有明显提高_l 。 丁哌卡因为强效局部麻醉药,但它中毒时有时可产生较 为严重的心血管副反应,故临床上在广泛应用丁哌卡因的同 时,对其毒性反应的防治研究一直较为重视。药剂研究显 示,CIVIC作为缓释物质与丁哌卡因溶液进行配制可显著降低。
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
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
 
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