羧甲基纤维素钠的主要用途

概述^[1]

羧甲基纤维素钠（又称：羧甲基纤维素钠盐，羧甲基纤维素，CMC）是当今世界上使用范围最广、用量的纤维素种类。简称CMC-Na，是葡萄糖聚合度为100-2000的纤维素衍生物。无臭、有吸湿性，溶于水，不溶于乙醇、乙醚和三聚甲烷（引自中国药典2010年版）。其为纤维素羧甲基醚的钠盐，属阴离子型纤维素醚，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，无臭，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。

制备^[2]

羧甲基纤维素钠的研究进展：CMC制备研究面临的问题：提高产品质量和降低生产成本是CMC产业永远不变的主体。当前，市场上对CMC产品的理化和应用指标提出了越来越高的要求，对取代度、粘度、纯度、酸薪比提出了更高的要求，尤其对产品的结构均匀性有了越来越高的要求。要满足这些要求，则需对设备、工艺、原料选择创新和完善。

羧甲基纤维素钠制备方法：以纤维素为原料，采用两步法制备CMC。首先是纤维素的碱化过程，反应方程式见式(1)，其中Cell表示葡萄糖结构单元。Cell-OH+NaOH->Ce11žO-Na++H20 (1) 之后碱纤维素与氯乙酸反应生成CMC，称为醚化反应，反应方程式见式(2)和式(3)。

ClCH2COOH+NaOH->C1CH2COONa+H20     (2)

Ce11ž0-Na++C1CH2C00-->Ce11-OCH2C00-Na   (3}

该反应体系必须为碱性。该过程属于Williamson醚合成法。反应机制为SN2亲核取代。反应体系属碱性，在水的存在条件下伴随一些副反应，如经乙酸钠、经乙酸等副产物生成，用化学方程式表示为:

C1CH2COOH+2Na0H->HOCH2COONa+NaC1+H20 (4}

C1CH2COONa+NaOH->HOCH2COONa+NaCl  (5)

C1CH2COONa+H2O->HOCH2COOH+NaCl     (6)

由于副反应的存在，会增加碱和醚化剂的消耗，进而降低醚化效率;同时，副反应中会生成经乙酸钠、经乙酸和更多的盐类杂质，造成产物的纯度和性能降低。想要抑制副反应，不仅要合理用碱，控制水系用量、碱的浓度和搅拌方式，以碱化充分为目的，同时还要考虑到产品对载度和取代的要求，综合考虑搅拌速度、温度控制等因素，提高醚化速率，抑制副反应发生。

主要用途^[3]

例如，羧甲基纤维素钠改性角蛋白膜的结构与性能：

具有粘合、增稠、增强、乳化、保水、悬浮等作用，食品工业中用作增稠剂，医药工业中用作药物载体，日用化学工业中用作黏结剂、抗再沉凝剂。印染工业中用作上浆剂和印花糊料的保护胶体等。在石油化工中可作为采油压裂液成分。

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。

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25mg/(kg·d)，即大约每人1.5 g/d。

在洗涤剂中，CMC可用作抗污垢再沉积剂，尤其是对疏水性的合成纤维织物的抗污垢再沉积效果，明显优于羧甲基纤维。

CMC在石油钻探中可用于保护油井作为泥浆稳定剂、保水剂，每口油井的用量为浅井2.3t，深井5.6t；

在纺织工业中用作上浆剂、印染浆的增稠剂、纺织品印花及硬挺整理。用于上浆剂能提高溶解性及粘变。

CMC可用作涂料的防沉剂、乳化剂、分散剂、流平剂、粘合剂，能使涂料的固体份均匀地分布于溶剂中，使涂料长期不分层，还大量应用于油漆中。

CMC用作絮凝剂在除去钙离子方面比葡萄糖酸钠更有效，用作阳离子交换时，其交换容量可达1.6 ml/g 。

CMC在造纸行业用作纸张施胶剂，可明显提高纸张的干强度和湿强度及耐油性、吸墨性和抗水性。

CMC在化妆品中作为水溶胶，在牙膏中用作增稠剂，其用量在5%左右。

CMC还可作为絮凝剂、螯合剂、乳化剂、增稠剂、保水剂、上浆剂、成膜材料等。

参考文献

[1] 吴淑茗, 柯萍萍, 黄俊祥, et al. 羧甲基纤维素钠的研究进展[J]. 化学工程与装备, 2018, 261(10):249-250.

[2]王惟帅, 杨世琦. 羧甲基纤维素钠制备及改性研究[J]. 合成纤维, 2018(10):24-30.

[3] 刘淑萍, 李亮, 刘让同, et al. 羧甲基纤维素钠改性角蛋白膜的结构与性能[J]. 纺织学报, 2019.