羧甲基纖維素鈉的工業(yè)應(yīng)用與發(fā)展

羧甲基纖維素鈉的工業(yè)應(yīng)用與發(fā)展

羧甲基纖維鈉（cmc）于1918年首次由德國生產(chǎn)，并于1921年獲得世界專利。此后便在歐洲實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。當(dāng)時只為粗產(chǎn)品,用作膠體和粘結(jié)劑。1936~1941年,羧甲基纖維素鈉的工業(yè)應(yīng)用研究相當(dāng)活躍,發(fā)明了幾個相當(dāng)有啟發(fā)性的專利。第二次世界大戰(zhàn)期間,德國將羧甲基纖維素鈉用于合成洗滌劑。Hercules公司于1943年為美國首次制成羧甲基纖維素鈉,并于1946年生產(chǎn)精制的羧甲基纖維素鈉產(chǎn)品,該產(chǎn)品被認可為安全的食品添加劑。為了解決原料來源之不足,近5年來我國一些科研單位與企業(yè)共同合作,綜合利用稻草、地腳棉(廢棉)、豆腐渣等試制生產(chǎn)CMC獲得成功,生產(chǎn)成本大大下降,這樣為CMC工業(yè)生產(chǎn)開辟了一條新的原料來源途徑。CMC因具有優(yōu)良的水溶性與成膜性等特性,廣泛應(yīng)用于石油、地質(zhì)、日化、輕工、食品、醫(yī)藥等工業(yè)中,被譽為“工業(yè)的味精”。1989年4月化工部將CMC列為“新領(lǐng)域精細化工‘八五’規(guī)劃產(chǎn)品”。目前,CMC的研究與開發(fā),主要著重現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)的改造與工藝的革新,以及獨特性能的CMC新產(chǎn)品的合成。1高分子化合物cmc羧甲基纖維素是一種水溶性纖維素醚,通常具有實用價值是它的鈉鹽。所以通常CMC就指羧甲基纖維素鈉。它的基本水分子結(jié)構(gòu)見圖1。CMC通常是由天然纖維素與苛性堿及一氯醋酸反應(yīng)后制得的一種陰離子型高分子化合物,分子量6400(±1000)。主要的副產(chǎn)物是氯化鈉及乙醇酸鈉。CMC屬于天然纖維素改性。目前聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)和世界衛(wèi)生組織(WHO)已正式稱它為“改性纖維素”。衡量CMC質(zhì)量的主要指標是取代度(DS)和粘度。一般DS不同則CMC的性質(zhì)也不同;取代度增大,溶液的透明度及穩(wěn)定性也越好。據(jù)報道,CMC取代度在0.7~1.2時透明度較好,其水溶液粘度在pH值為6~9時最大。為保證其質(zhì)量,除了選擇醚化劑外,還必須考慮影響取代度和粘度的一些因素,例如堿與醚化劑之間的用量關(guān)系、醚化時間、體系含水量、溫度、pH值、溶液濃度及鹽類等。2在其他方面的用途2.1CMC在食品工業(yè)中的應(yīng)用FAO和WHO已批準將純CMC用于食品,它是經(jīng)過很嚴格的生物學(xué)、毒理學(xué)研究和試驗后才獲得批準的,國際標準的安全攝入量(ADI)是25mg/(kg·d),即大約每人1.5g/d。曾有報道說,有人試驗攝入量達到10g/kg也未有毒性反應(yīng)。CMC在食品應(yīng)用中不僅是良好的乳化穩(wěn)定劑、增稠劑,而且具有優(yōu)異的凍結(jié)、熔化穩(wěn)定性,并能提高產(chǎn)品的風(fēng)味,延長貯藏時間。在豆奶、冰淇淋、雪糕、果凍、飲料、罐頭中的用量約為1%~15%。CMC還可與醋、醬油、植物油、果汁、肉汁、蔬菜汁等形成性能穩(wěn)定的乳化分散液,其用量為0.2%~5%。特別是對動、植物油、蛋白質(zhì)與水溶液的乳化性能極為優(yōu)異,能使其形成性能穩(wěn)定的勻質(zhì)乳狀液。因其安全可靠性高,因此,其用量不受國家食品衛(wèi)生標準ADI限制。CMC在食品領(lǐng)域不斷被開發(fā),近年來,在葡萄酒生產(chǎn)中應(yīng)用羧甲基纖維素鈉的研究也已開展。2.2CMC在醫(yī)藥行業(yè)的用途在醫(yī)藥工業(yè)中可作針劑的乳化穩(wěn)定劑、片劑的粘結(jié)劑和成膜劑。有人經(jīng)基礎(chǔ)及動物實驗證明CMC是安全可靠的抗癌藥載體。用CMC作膜材料,研制的中藥養(yǎng)陰生肌散的改造劑型——養(yǎng)陰生肌膜,能用于皮膚磨削手術(shù)創(chuàng)面和外傷性創(chuàng)面。動物模型研究表明,該膜防止創(chuàng)面感染,與紗布敷料無明顯差異,在控制創(chuàng)面組織液滲出與創(chuàng)面快速愈合上,此膜明顯優(yōu)于紗布敷料,并有減輕術(shù)后水腫和創(chuàng)面刺激作用。用聚乙烯醇與羧甲基纖維素鈉及聚羧乙烯以3∶6∶1的比例制成的膜劑為最佳處方,粘附性及釋放速率均增加,在增加粘膜粘附緩釋膜劑的粘附力,延長制劑在口腔內(nèi)的滯留時間及制劑中藥物的藥效都有明顯提高。丁哌卡因為強效局部麻醉藥,但它中毒時有時可產(chǎn)生較為嚴重的心血管副反應(yīng),故臨床上在廣泛應(yīng)用丁哌卡因的同時,對其毒性反應(yīng)的防治研究一直較為重視。藥劑研究顯示,CMC作為緩釋物質(zhì)與丁哌卡因溶液進行配制可顯著降低藥物的副作用。在PRK手術(shù)中,采用低濃度地卡因與非甾體類抗炎藥聯(lián)合CMC可明顯緩解術(shù)后疼痛。預(yù)防腹部手術(shù)后腹膜粘連、減少腸梗阻的發(fā)生是臨床外科最關(guān)注的問題之一。有研究表明,CMC減輕術(shù)后腹膜粘連程度的作用明顯優(yōu)于透明質(zhì)酸鈉,可作為一種有效的方法來防止腹膜粘連的發(fā)生。CMC用于治療肝癌的導(dǎo)管肝動脈灌注抗癌藥(THAI)中,可以明顯延長抗癌藥在腫瘤的滯留時間,增強抗腫瘤的能力,提高治療效果。在動物醫(yī)學(xué)上,CMC也有廣泛的用途。有報道指出,向母羊腹腔內(nèi)滴注1%CMC溶液來預(yù)防家畜難產(chǎn)、生殖道手術(shù)后發(fā)生腹部粘連有顯著效果。2.3CMC在其他工業(yè)中的應(yīng)用在洗滌劑中,CMC可用作抗污垢再沉積劑,尤其是對疏水性的合成纖維織物的抗污垢再沉積效果,明顯優(yōu)于羧甲基纖維。CMC在石油鉆探中可用于保護油井作為泥漿穩(wěn)定劑、保水劑,每口油井的用量為淺井2~3t,深井5~6t。在紡織工業(yè)中用作上漿劑、印染漿的增稠劑、紡織品印花及硬挺整理。用于上漿劑能提高溶解性及粘變,并容易退漿;作為硬挺整理劑,其用量在95%以上;用于上漿劑,漿膜的強度,可彎曲性能明顯提高。用再生絲心蛋白和羧甲基纖維素構(gòu)成的復(fù)合膜作為固定葡萄糖氧化酶的基質(zhì),固定葡萄糖氧化酶和羧酸二茂鐵(或7,7,8,8-四氰代二甲基苯醌,TCNQ)制成的葡萄糖生物傳感器具有較高的靈敏度與穩(wěn)定性。研究表明,用濃度為1.0%(W/V)左右的CMC溶液調(diào)制硅膠勻漿時,制得的薄層板的色譜性能最佳,同時,這種在優(yōu)化條件下涂制的薄層板具有適當(dāng)?shù)膶訌姸?適用于各種加樣技術(shù),方便于操作。CMC對大多數(shù)纖維均有粘著性,能改善纖維間的結(jié)合,其粘度的穩(wěn)定性能確保上漿的均勻性,從而提高織造的效率。還可用于紡織品的整理劑,特別是永久性的抗皺整理,給織物帶來耐久性的變化。CMC可用作涂料的防沉劑、乳化劑、分散劑、流平劑、粘合劑,能使涂料的固體份均勻地分布于溶劑中,使涂料長期不分層,還大量應(yīng)用于油灰中。CMC用作絮凝劑在除去鈣離子方面比葡萄糖酸鈉更有效,用作陽離子交換時,其交換容量可達1.6ml/g。CMC在造紙行業(yè)用作紙張施膠劑,可明顯提高紙張的干強度和濕強度及耐油性、吸墨性和抗水性。在化妝品中作為水溶膠,