Proceso de producción y ámbito de aplicación de la carboximetilcelulosa sódica (CMC)

La carboximetilcelulosa sódica (CMC) es un éter de celulosa aniónico, de cadena lineal y soluble en agua, derivado de la celulosa natural y el ácido cloroacético mediante modificación química. Su solución acuosa posee propiedades espesantes, formadoras de película, aglutinantes, de retención de agua, de protección coloidal, de emulsificación y de suspensión, y puede utilizarse como floculante, agente quelante, emulsionante, espesante, agente de retención de agua, agente de encolado, material formador de película, etc., y se emplea ampliamente en la industria alimentaria, farmacéutica, electrónica, de pesticidas, del cuero, de plásticos, de impresión, de cerámica, de productos químicos de uso diario y otros campos.

La carboximetilcelulosa sódica es generalmente un sólido en polvo, a veces granular o fibroso, de color blanco o amarillo claro, sin olor característico. Es una sustancia química macromolecular con alta humectabilidad, soluble en agua, formando en ella una solución viscosa de gran transparencia. Es insoluble en soluciones orgánicas comunes, como etanol, éter, cloroformo y benceno, pero se disuelve en agua. La disolución directa en agua es relativamente lenta, pero su solubilidad es muy alta, y la solución acuosa presenta cierta viscosidad. En condiciones ambientales normales, el sólido es más estable debido a su capacidad de absorción de agua y humedad, pudiendo conservarse durante mucho tiempo en ambientes secos.

① Proceso de producción

1. Método del medio acuoso

El proceso de agua-carbón es un proceso de producción relativamente temprano en la preparación industrial de carboximetilcelulosa sódica. En este proceso, la celulosa alcalina y el agente eterificante reaccionan en una solución acuosa que contiene iones de óxido de oxígeno libres, y se utiliza agua como medio de reacción, sin disolventes orgánicos.

2. Método del solvente

El método de solvente es un método de solvente orgánico, un proceso de producción desarrollado a partir del método de medio acuoso para reemplazar el agua con un solvente orgánico como medio de reacción. Es un proceso de alcalinización y eterificación de celulosa alcalina y ácido monocloroacético en un solvente orgánico. Según la cantidad de medio de reacción, se puede dividir en método de amasado y método de suspensión flotante. La cantidad de solvente orgánico utilizada en el método de pulpado es mucho mayor que la del método de amasado, y la cantidad de solvente orgánico utilizada en el método de amasado es la proporción del peso volumétrico de la cantidad de celulosa, mientras que la cantidad de solvente orgánico utilizada en el método de pulpado es la proporción del peso volumétrico de la cantidad de celulosa. Cuando la carboximetilcelulosa sódica se prepara mediante el método de suspensión flotante, el sólido de reacción se encuentra en estado de suspensión en el sistema, por lo que el método de suspensión flotante también se denomina método de suspensión.

3. Método de la suspensión

El método de suspensión es la tecnología más reciente para producir carboximetilcelulosa sódica. Este método no solo permite obtener carboximetilcelulosa sódica de alta pureza, sino también con un alto grado de sustitución y una distribución uniforme de la misma. El proceso de producción mediante el método de suspensión es, a grandes rasgos, el siguiente: la pulpa de algodón molida se introduce en una máquina alcalinizante vertical equipada con alcohol isopropílico. Durante la mezcla, se añade una solución de hidróxido de sodio para alcalinizar el material a una temperatura de aproximadamente 20 °C. Tras la alcalinización, el material se bombea a una máquina eterificante vertical, donde se añade una solución de alcohol isopropílico con ácido cloroacético a una temperatura de aproximadamente 65 °C. Según el uso específico del producto y los requisitos de calidad, se pueden ajustar la concentración de alcalinización, el tiempo de alcalinización, la cantidad de agente eterificante y otros parámetros del proceso.

② Ámbito de aplicación

1. La CMC no solo es un buen estabilizador y espesante emulsionante en aplicaciones alimentarias, sino que también tiene una excelente estabilidad a la congelación y la fusión, y puede mejorar el sabor del producto y prolongar su tiempo de almacenamiento.

2. En el detergente, la CMC se puede utilizar como agente antiincrustante y antirreposición, especialmente para el efecto antiincrustante y antirreposición de tejidos de fibra sintética hidrofóbica, significativamente mejor que la fibra de carboximetilo.

3. En la perforación petrolera se puede utilizar para proteger los pozos de petróleo como estabilizador de lodo, agente de retención de agua, la cantidad por pozo de petróleo es de 2 a 3 t para pozos poco profundos, y de 5 a 6 t para pozos profundos.

4. Se utiliza en la industria textil como agente de apresto, espesante de lodos de impresión y teñido, y como acabado para la impresión y el endurecimiento de textiles.

5. Se utiliza como agente antisedimentación de recubrimientos, emulsionante, dispersante, agente nivelador y adhesivo, puede hacer que la parte sólida de la pintura se distribuya uniformemente en el disolvente, de modo que la pintura no se estratifique durante mucho tiempo, pero también se utiliza en masilla.

6. Como floculante en la eliminación de iones de calcio más eficaz que el gluconato de sodio, como intercambiador catiónico, la capacidad de intercambio es de hasta 1,6 ml/g.

7. En la industria papelera, utilizado como agente de encolado de papel, puede mejorar significativamente la resistencia en seco y en húmedo del papel, así como la resistencia al aceite, la absorción de tinta y la resistencia al agua.

8. Como hidrosol en cosméticos, utilizado como agente espesante en pasta de dientes, su dosificación es de aproximadamente el 5%.

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