羧甲基纤维素钠

羧甲基纤维素钠（ sodium carboxyme thyl cellulose，CMC），是纤维素的羧甲基化衍生物，又名纤维素胶，属阴离子型纤维素醚，是最主要离子型纤维素胶。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，化合物分子量从几千到百万不等。

CMC为白色或乳白色纤维状粉末或颗粒，密度0.5-0.7克/立方厘米，几乎无臭、无味，具吸湿性。易于分散在水中成透明胶状溶液，在乙醇等有机溶媒中不溶。1%水溶液pH为6.5～8.5，当pH>10或<5时，胶浆粘度显著降低，在pH=7时性能最佳。对热稳定，在20℃以下粘度迅速上升，45℃时变化较慢，80℃以上长时间加热可使其胶体变性而粘度和性能明显下降。易溶于水，溶液透明；在碱性溶液中很稳定，遇酸则易水解，PH值为2-3时会出现沉淀，遇多价金属盐也会反应出现沉。固体CMC对光及室温较稳定，在干燥的环境中，可以长期保存。羧甲基纤维素钠性质如下： 1.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。 2.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。 3.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。CMC水溶液遇到酸时，会析出酸式CMC沉淀。但耐酸型CMC对酸溶液具有一定的抵抗力。 4.溶解性：CMC水溶液与水溶性动物胶、甘油乙二醇、山梨醇、阿拉伯羧甲基纤维素钠可用作增稠剂，稳定剂，乳化剂。具体应用领域如下： 1.CMC在食品中的应用 食用CMC具有增稠、乳化、赋形、保水、稳定等特点。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。 在不同的食品中，CMC具有不同的用途和用量。 2.CMC在医药行业的用途：在医药工业中可作羧甲基纤维素钠的百分含量按100减去下述氯化钠和乙醇酸钠的百分含量而得。
氯化钠含量 精确称取试样约5g，移人一250m1烧杯，加水50ml和30%过氧化氢5ml，在蒸汽浴上加热20min，偶尔搅拌一下，至完全溶解。冷却，采用硫酸银和硫酸汞一硫酸钾电极，并不停搅拌，加水100ml和硝酸10ml，然后用0.05mol/L硝酸银滴定至电位终点。按下式计算试样中的氯化钠百分含量：
(584．4Vc)/(100-6)ω其中，V和c分别为所耗硝酸银的体积(m1)和浓度(mol/L)；6为所测得的干燥失重；ω为试样质量(g)；584.4为氯化钠的分子量。
乙醇酸钠含量准确称取试样约500mg，移入一100ml烧杯，先经5ml冰乙酸随后用5ml水湿润，然后用玻棒搅至溶液状(一般约需15min)。在搅拌下缓慢加入丙酮50ml，然后加氯化钠1g，搅拌数分钟使羧甲基纤维素钠全部沉淀。经一已用少量丙酮湿润过的软质粗孔滤纸过滤，将滤液收集于一100ml容量瓶中，另用30ml丙酮将滤渣移人滤纸并淋洗滤渣，然后用丙酮稀释，定容后混匀。
按下述制备标准液：准确称取室温下干燥器中过夜的乙醇酸100mg，移人一100ml容量瓶中，用水溶解，定容后混匀。该液应在30天之内使用。将该液1.0.、2.0、3.0和4.0m1分别移入四只100ml容量瓶中，分别加水至约5ml，然后加冰乙酸5ml，并用丙酮稀释、定容。
取前述试样液2.0ml和各标准液各2.0ml，分别移入五只25ml容量瓶中，另配一空白瓶，内含由冰乙酸和水各占5%的丙酮液2.0ml。将各容量瓶不加盖在沸水浴上保持20min以除去丙酮，取下，冷却。每只瓶中各加2，7-二羟萘试液(TS-85)5.0ml，强力混合后再加15ml，再强烈混合。取小片铝薄盖口。将容量瓶垂直放入沸水浴中保持20min，然后取出，冷却，用硫酸定容后混匀。
用一适当的分光光度计，以空白液为对比，在540nm处测定各液的吸光度，按标准液吸光度绘制标准曲线，然后根据标准曲线和试样的吸光度求出试样中乙醇酸的质量(mg)叫，然后按下式求出试样中
ADI不作特殊规定(FAO/WHO，2001)。
LD50(大鼠，经口)27g/kg。
GRAS(FDA，§182．1745，2000)。
GB 2760-96(g/kg)：方便面5；非固体饮料1.2；冰棍、雪糕、冰淇淋、糕点、饼干、果冻、膨化食品，均GMP。
FAO/WHO(1984，g/kg)：沙丁鱼、鲭鱼罐头20；即食肉汤、羹4000 mg/kg；酪农干酪、掼打用稀奶油5，融化干酪8，增香蛋黄酱5000rag/kg。白色或淡黄色纤维状粉末，无臭，无味。易分散于水中成为透明的胶体，不溶于乙醇、丙酮和乙醚等有机溶剂。有吸湿性，1%的水溶液Ph值为6.5～8.0。对热不稳定，温度升高则黏度下降，褐变温度226～228℃，碳化温度252～253℃。小白鼠经口LD₅₀27g/kg，ADI不作特殊规定(FAO/WHO，1994)。作乳化稳定剂和增稠剂。我国规定可用于方便面，最大使用量5g/kg；在饮料(不包括固体饮料)中最大使用量1.2g/kg；在饼干、膨化食品、冰棍、雪糕、糕点和果冻中，按生产需要适量使用。增稠剂，稳定剂；组织改进剂；胶凝剂；非营养性膨松剂；水分移动控制剂；泡沫稳定剂；降低脂肪吸附。
因具有粘性、稳定性、保护胶体性、薄膜形成性等，用于冰淇淋改善保水性及组织结构(0.3%～0.5%)。但需与海藻酸钠等合用。
用于速煮面使产品均匀，结构改善，容易控制水分，便于操作。
添加于果酱、奶油、花生白脱等可改善涂抹性。对果酱、调味酱的用量为0.5%～1%。
面包、蛋糕等在小麦中添加0.1％，可防止水分蒸发、老化。
尚用作粉末油脂、香料等的固形剂，其用量20%～60% (CMC水溶液中拌人油脂、香料等，充分乳化、干燥、粉碎而成)。
啤酒的泡沫稳定剂。
果蔬、蛋等用含对羟基苯甲酸酯的2%～3%CMC溶液被覆、干燥，以保持风味，防霉。吸水后膨胀性强，不消化，用于饼干等可作减肥食品。在医药、日化、食品行业中广泛用作增稠剂、悬浮剂、粘结剂、保护胶体等用于石油钻井、纺织印染用于石油与天然气钻井用泥浆稳定剂、纺织品浆料、造纸增强剂、胶粘剂等用于合洗、卷烟、建筑、日用化工用于纺织上浆、钻探等用做水基钻井液降滤失剂，具有一定的增粘作用。可用于浆内添加作为补强剂，还用于表面施胶，在涂布加工纸时用作粘度调节剂等。CMC的最大用途是配制肥皂及合成洗涤剂，在重级清洁剂中大约添加1%的CMC，用以防止洗出的污物再沉淀于织物上。其次是用作石油工业钻井泥浆的悬浮稳定剂，在造纸工业中作添加剂可提高纸的纵向强度和平滑度，作涂料可提高纸的印刷可适应性，在食品工业中用作增稠剂、乳液稳定剂及冰淇淋的冰晶抑制剂；在纺织工业中用作浆剂、印染浆的增稠剂；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；在化妆品中、陶瓷等生产中用作增稠剂。对CMC的毒性试验表明，口服和皮肤接触完全没有生理活性，即使小鼠口服10g/kg的剂量也未发现毒性。联合国粮农组织和世界卫生组织专门委员会也确认了该品的安全性，并规定人一日允许摄取量（ADI）为0-30mg/kg。聚阴离子纤维素(Poly anioniccellulose)简称PAC，是由天然纤维素经化学改性而制得的水溶性纤维素醚类衍生物，是一种重要的水溶性纤维素醚，通常应用其钠盐。 聚阴离子纤维素有很好的耐热稳定性和耐盐性，抗菌性强。本产品配制的泥浆流体具有良好的降失水性、抑制性、较高的耐温性。广泛应用于石油钻井，特别是盐水井和海洋石油钻井。PAC-LV：低粘聚阴离子纤维素。羧甲基纤维素的生产方法是将纤维素与氢氧化钠反应生成碱纤维素，然后用一氯乙酸进行羧甲基化而制得。制法可分为以水为介质进行反应的水媒法和在异丙醇、乙醇、丙酮等溶剂中进行反应的溶剂法。将精制棉，苛性钠，酒精混合液，氯乙酸酒精溶液一起加入捏和机中进行碱化和醚化。再用盐酸中和，酒精洗涤，然后烘干，粉碎得产品。将脱脂漂白的棉线按比例浸入35%的浓碱液中，浸泡约30 min取出。液碱可循环使用。浸泡后的棉短线称至平板压榨机上，以14 MPa的压力，压出碱液，得碱化棉。
将碱化棉投入醚化釜内，加酒精15份在搅拌下缓缓加入氯醋酸酒精溶液，于30 ℃下2 h完成，加完后在40 ℃下搅拌3 h得醚化棉。加酒精（70%）120 份于醚化棉中，搅拌0.5 h，加盐酸调pH值至7。用酒精洗两次，滤出酒精，在80 ℃下鼓风干燥，粉碎得成品。
根据配料比不同可生产出低取代度（＜0.4）、中取代度（0.4～1.2）产品。用氢氧化钠处理纤维素形成碱纤维素，与一氯醋酸钠混合，经熟化数日(20～30℃)得制品通常以精制棉为原料，与氢氧化钠反应生成碱纤维素，再用氯乙酸进行羧甲基化制得成品。
(C6H9O4OH)n+nNaOH→(C6H9O4ONa)n[ClCH2COOH]→(C6H9O4OCH2COONa)n
国内采用的工艺有以水为介质的传统水媒法和以有机溶剂为反应介质的溶媒法。
传统水媒法
用18%～19%的碱液喷人捏合机中，在30～35℃下使精制棉碱化生成碱纤维素，然后用固体氯乙酸钠进行捏合醚化。前1～2h温度控制在35℃以下；后1h温度控制在45～55℃。再经一段时间熟化(使醚化完全)后干燥、粉碎得成品。
溶媒法
精制棉于捏合机中，碱液按一定的流量喷入捏合机中，使纤维素充分膨化，同时加入适量的乙醇，碱化温度控制在30～40℃，时间15～25min。碱化完全后喷入氯乙酸乙醇溶液，在50～60℃下醚化2h。再用盐酸乙醇溶液中和、洗涤以除去氯化钠，用离心机脱醇去水，最后经干燥和粉碎得成品。有毒物品低毒口服- 大鼠 LD50: 27000 毫克/ 公斤; 口服- 小鼠 LD50: > 27000 毫克/公斤可燃, 火场排出含氧化钠辛辣刺激烟雾库房低温, 通风, 干燥水, 二氧化碳, 干粉, 砂土