羧甲基纖維素鈉（CMC）性質及用途

一、名稱及分子結構
1、名稱：羧甲基纖維素鈉。一般稱羧甲纖維素（CMC）。
2、分子式：（代替度為1時以下同n系CMC的聚合度）。
3、結構式：
4、分子量：242n。

二、性質
1、CMC是一種纖維素醚。純品系白色或微黃色纖維狀粉末或顆粒，無臭、無味、無毒，但一般工業品因含氫氧化鈉、氧化鈉以及羥乙酸鈉等雜質、所以微黃，味鹹，通常所用CMC不溶於酸及甲醇、乙醚、丙酮、氯仿、笨等有機溶劑，易溶於水，形成膠體溶液，代替度對它的水溶性是重要的因素，粘度對水溶性的影響也很大，通常粘度在250-500厘泊左右，代替度在0.3左右，逐漸呈鹼溶性，代替度大於0.4即為水溶性，隨著代替度的上升，溶液的透明度也相應改善。CMC與其它離子電解質有相同性質，在溶解時首先產生膨脹現象，所以配製溶液時，如先使各個粒子均勻潤濕，即能迅速溶解，否則CMC在水中膨脹後。粒子間相互粘附形成很強的皮膜或粘成膠團，以致不易分散而溶解困難。
2、CMC具有吸濕性，CMC的平衡水分隨空氣濕度增加而增加，隨溫度上升而減少，在室溫和平均溫度80-85%時，平衡水分在26%以上，產品水分約7%左右，比平衡水分低。它的形態即使含水15%左右，外觀幾乎看不出差別，但含水在20%以上時，可看出部分粘子間相互粘附，尤其是高粘度者更為明顯。
3、CMC的重要特性是能形成高粘度的膠體溶液。
4、硫酸鋁、醋酸鉛、氯化高鐵、硫酸亞鐵、硫酸銅、重鉻酸鉀、二氯化錫等金屬鹽，能使CMC溶液產生沉澱，除醋酸鉛外其餘均能重溶於氫氯化鈉、氫氧化銨溶液中。
5、有機酸、無機酸均能使CMC溶液產生CMC酸沉澱，沉澱的PH值如下表：

上述試驗是用2%的CMC溶液與等體積上列濃度的酸相混合，根據觀察PH在2.5時已開始產生沉澱，加鹼後仍復原。PH2.5可認為是臨界點。
6、鈣鹽、鎂鹽不能使CMC溶液產生沉澱，但能使它的粘度下降（含有氫氯化鈉、碳酸鈉、硫酸鈉等雜質的粗製CMC，則其雜質遇鈣鹽、鎂鹽會產生沉澱）。
7、CMC與其它水溶性膠、軟化劑及樹脂均有相溶性。如與動物膠、二甲氧基二甲基尿凝膠、阿拉伯膠、果膠、黃青膠及乙二醇、三梨醇、丙三醇、轉化醣、可溶性澱粉等均能相溶。與乳酷素、三聚氰氨甲醛樹脂與已二醇的化合物、尿甲醛已二醇樹脂、甲基纖維素、聚乙稀醇、磷酸三乙脂、水玻璃亦能相溶，但程度稍差。
8、CMC的薄膜，在室溫下浸於下列溶液中24小時無變化。丙酮、苯、乙酸丁脂、甲氯化炭、甲醇、乙醇、二氯乙烷、乙酸甲醋、甲基乙基酮、甲苯、二甲苯、汽油、松節油、蓖麻油等。
9、CMC的穩定性較好，代替度高的更穩定。但CMC溶液在保存時粘度要下降，下降速率隨產品變化，故配成溶液後不宜長期保存。
10、代替度。代替度是羧甲基纖維素是重要的化學指標。羧甲基纖維素是纖維素衍生物，它仍保留著纖維素的高分子結構，是由很多無水葡萄糖基連接而成，每個無水葡萄糖基有三個羥基，都能被羧甲基取工代，試驗證明伯羥基最先被替代。上列結構式表示每個無水葡萄糖基被一個羧甲基代入，其代替度是：如代入二個羧甲基即為2，全部被羧甲基代入即為3，纖維素是高分子化合物，在醚化反應中不是很均勻的，假設一個纖維素分了是由100個無水葡萄糖基連接而成，在醚化反應中有70個羧甲基代入，平均每個無水葡萄糖基有0.7個羧甲基代替進去，它的代替度即為0.7。必須注意代替是一個平均數，隨著代替度的增加，溶液的透明度，穩定性也相應改善，溶解性能同樣也隨著代替度而變化。代替度<0.4時是鹼溶性的，一般工業品的代替度大多在0.4-0.9之間，系水溶性產品。
11、有效成分。有效成分（或稱純度）是指絕干產品所含純粹羧甲基纖維素鈉的百分數。在生產過程中，由於反應不完全和產生副反應而含有氯化鈉，羥乙酸鈉，碳酸鈉等雜質是否需提純則應根據使用要求核定，如用於合成洗滌劑，因雜質並不影響它的質量故沒有提純的必要。如用牙膏，由於對氯化鈉含量有較高的要求因而必須嚴格進行提純。
12、粘度。粘度是羧甲基纖維素最重要的物化指標（指其水溶液的粘度），由於使用時大多是配成膠休溶液而粘度是膠體溶液起作用的決定因素，粘度與聚事度有直接關係，羧甲基纖維素的粘度，實質上是纖維素聚合度的具體表現。值得注意的是羧甲基纖維素水溶液屬於非牛頓性的（Non-Newtonian）它表現在假塑性（Pseudo Plasicity）和觸變性（Thixatsopy）二方面。假塑性是因為羧甲基不是平均地代入纖維素分子鏈內，故測定粘度時，雖同一溶液如用比較大的切應力，使發生高的流速，所得粘度小於用小些切應力，使發生慢些的流速所得的結果，觸變性的現象是當羧甲基纖維素溶液被靜置若干時間後，觸變性小者，其粘度略增，觸變性大者溶液甚至凝成凍膠狀，須經強烈攪拌，破壞凍膠結構後，再予適當的攪拌，始能恢復原來的粘度。影響粘度因素很多，如PH、溫度、如熱時間、放置時間等等，其中最主要的因素是溶液放置時間。因而測定粘度的方法必須一致，才能得到一致的結果和重複性。

三、用途：
CMC的用途非常廣泛、無毒、無腐蝕、對人體無害，不污染環境、粘結力強、不霉變、不生蟲，可作為乳化劑、增稠劑、穩定劑、上漿劑、成膜劑、粘結劑等。
1、建築裝飾的應用：噴在大白、噴刷石灰漿、調石膏膩子、調水泥膩子、滑石粉膩子、821膩子粉、仿瓷膩子、塗料噴塗、滾塗、彈塗、刷塗、美術飾面、抹灰、裱糊壁紙、貼牆布、地磚、瓷磚。
2、合成洗滌劑和肥皂工業的應用：CMC是合成洗滌劑最好的活性助劑。用於洗滌劑中主要是利用它的乳化和防護膠體性質，在洗滌過程中它產生陰離子可同時使被洗物表面與污垢粒子都帶負電荷，這樣污垢粒子在水相中有分相性，與固相被洗物表面有排斥性，因此能防止污垢再沉積於被洗物上，可使白色織物保持白度，有色織物色澤鮮艷，在洗滌劑中加了2%HLO5型CMC後，洗滌劑對白色織物的白度即能保持在90%以上。
3、石油鑽井等工程泥漿中的應用：在鑽探和石油鑽井工程中，必須配製良好的泥漿以保證鑽井正常運轉。良好的泥漿必須有適宜的比重、粘度、觸變性、失水量等數值，這些數值隨地區、井深、泥漿類型等條件有各自的要求，在泥漿中使用CMC即能調節這些物理參數，如降低失水量，調整粘度，增加觸變性等等。
4、應用於食品工業：CMC無臭、無味、無毒，能長期保存不腐敗，粘度高、保形力強、易於溶解，可用於食品的加工。如作為粘性劑、增量劑、穩定劑、固形劑、薄膜形成劑等等之用。
5、應用於塗料工業：CMC可作水溶性塗料，可作上膠或調節粘度。在油漆印刷中，作為乳化劑、穩定劑、HL9型適用於塗料工業。
6、 應用於醫藥及日用化學工業：CMC對人體無毒害，能長期保存，具有保護膠體特性，幫在醫藥上逐漸得到了應用。如作注射用青黴素不溶性鹽的懸浮分散劑，X光用藥物硫酸鋇、氧化鈦等的分散劑，用作為軟膏、錠劑的基料，又作乳化劑、增稠劑、粘結劑等等。
在日化工業中作為乳化穩定劑、皮膚保護劑等，如用於牙膏、香脂、香水中等。
7、作為粘結劑：可代替一般常用的糊料，用於製造鞋帽、紙盒、鉛筆、蚊香、信封、火柴盒等等的粘結，還可作民用漿糊料於日常生活，它不僅比一般糊料粘性強，穩定，又能節約工業用糧。
8、在其它方面應用：
(1)、電影膠卷、照相底片的表面處理劑。
(2)橡膠漿穩定劑、泡沫滅
火機的泡沫穩定劑。
(3)農藥的分散劑、乳化劑、塑料的穩定劑、乳化劑。