CMC Sodium Carboxymethyl Cellulose

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질셀룰로오스가 생성된다.(식 1.12) 벤질셀룰로오스는 벤질기의 용적이 매우 크므로 가소화되며, 부드럽고 흡습성이 낮으며, 전기절연재료로 이용된다.
Cell-ONa + -CHCl → Cell-O-CH- + NaCl (식 1.12)
Carboxymethyl Cellulose (CMC)
Carboxymethyl Cellulose는 1918년 처음으로 제품화되어서, 1920년 초에 독일에서 상업화되었고 현재까지 가장 중요하고 많이 이용되는 셀룰로오스 유도체 중에 하나입니다. cmc 는 주 원료인 cellulose에 NaOH를 작용시켜 Alkali cellulose를 만들고 여기에 Monochloro Aretic Acid를 반응시켜 cellulose의 -OH기를 카복시메틸기(-CH2COONa)로 치환시켜 만들어진 음이온성의 수용성 Sodium carboxymethyl cellulose이다. cmc의 특성을 결정하는 중요한 지표는 무수 글루코스 단위체 한개에 대해 치환된 카복시메틸기의 평균수를 말하는 DS(Dgree of Substitution)와 섬유소의 중합도를 나타내는 점도(Viscosity)가 있으며 이 지표에 따라 각 산업별 용도로 응용된다.
CMC어원
일반적으로 “CMC”로 알려져있고 불리어진다
영문 명칭: Sodium Carboxymethyl Cellulose
화학 명칭: Sodium Salt of Carboxymethyl Cellulose,
한글 명칭: 카르복시메틸(칠)셀룰오로스나트륨
기타 명칭: Sodium Cellulose Glycolate, Na CMC, Cellulose Gum, Sodium CMC
1) Carboxymethyl Cellulose (CMC) 화학
CMC는 주원료인 셀룰오로스에 수산화나트륨(NaOH)을 반응시켜서 염기성의 셀룰로오스를 만들고 여기에 모노클로로아세테이트를 반응시켜서 셀룰로오스의 알코올기(-OH)를 카르복시메틸기(-CHCOONa)로 치환시켜서 제조된다.
셀룰로오스
고등식물의 세포벽의 주성분
-D-glucopyranose(1,000~14,000개)의 1 → 4결합
결정성의 섬유 다발 형성(천연 탄수화물의 약 60%)
대부분의 용매(물, 묽은 산, 묽은 알칼리)에 불용성
용해도에 따른 분히 :18% 알칼리 용액에서 분리
-Cellulose : 불용성(CMC제조시 꼭 필요한 Cellulose)
-Cellulose : 용해(그러나 중화시 침전)
-Cellulose : 용해 & 중화시 용해된 상태 유지
CMC 화학
반응식 : Cellulose +2NaOH + CICHCOOH
↓
Cellulose -O- CHCOONa + NaCI +HO
Side 반응 : 2NaOH +CICHCOOH → HOCHCOONa +NaCI + HO
2)치환도 ( Degree of Substitution )
셀룰로오스의 기본 단위인 글루코오스 한 단위에 치환된 카르복시메틸기의 평균수이며 수용액상에서 cmc의 물성을 나타내는 중요한 지표중의 하나이다. 이론적으로는 치환도 3.0까지 가능하지만 제조 현장에서는 치환도에 따라서 0.5~1.5에 이르는 다양한 치환도를 가지는 CMC를 제조할수 있다.
DS는 CMC의 용해성을 결정한다.
DS는 CMC 수용액의 성질을 결정한다.
CMC의 DS가 0.4 이하 물에 녹지 않는다
식품이나 제약에서 가장 많이 사용되고있는 것은 DS가0.6~0.8의 CMC이다
3)중합도(Degree of Polymerization,DP)
셀룰로오스의 기본 단위인 글루코오스의 수로서 셀룰로오스의 분자량이다. 높은 분자량의 셀룰로오스, 즉 많은 글루코오스로 연결된 셀룰로오스를 사용하면 높은 점도를 가지는 CMC를 제조할 수 있으며, 그 반대로 작은 수의 글루코오스가 연결된 셀룰로오스를 사용하면 낮은 점도의 CMC를 제조할 수 있다. DP는 CMC의 점도를 결정하는 중요한 요소중의 하나이다.
DP는 CMC수용액의 점도를 결정한다.
DP가 높은 펄프(Cellulose)사용은 놓은 점도의 CMC를 생산할수 있다.
Cotton Linter(목화 Cellulose): 높은 점도의 CMC 생산에 사용한다.
(DP > 2,000)
Wood Pulp(나무 Cellulose): 중 저점도의 CMC생산에 사용(DP < 1,200)
4)제조 공정
5) CMC 일반적인 성질
분 말
외관
백색 또는 미백색의 분말
수분
10% 이하
pH(1%수용액)
6.0 - 8.0
염화물(NaCI)
1.0%이하
탄화 온도
210 - 250
용적밀도
0.6 - 0.8g/ml
COD
10.000 - 18,000ppm
수 용 액
비중
1,007(2%수용액,25℃)
굴절율
1,3355(2%수용액,25℃)
표면장력
71dyne/cm(1%수용액,25℃)
BOD
약 100ppm(1%수용액)
COD
약 6,000ppm(1%수용액)
6) CMC 일반적인 특징
CMC의
흡습성
카르복시메틸기가 친수성이므로 흡습성이 있다
6) CMC 일반적인 특징(계속)
CMC의
용해성
찬물,뜨거운 물에 녹는다.
pH4.0이하에서 녹지 않는다.
pH0.0이상에서는 점도 하락한다.
CMC
수용액의
점도
일반적으로 CMC의 농도 증가에 따라 급격히 상승한다.
두 개의 서로 다른 점도의 CMC를 섞어서 다른 점도의
CMC제조 가능하다.
온도가 높아 질수록 점도는 감소하고 온도를 낮추면 원상태로
회복된다.
글리세린+물의 혼합 용매에 CMC를 녹일 경우 점도가 상승한다.
점도
안전성
효소에 의한 분해를 막기 위해서 방부제를 처리하거나
열처리를 할수있다.
온도와 pH의 변화에 따라서 점도가 변할수있다.
특정 금속과 결합할 경우 점도를 감소 시킬수 있다.
CMC
수용액의
젤화
알루미늄 이온과 결합하여 젤을 형성한다
기타
단백질과 복합체를 형성하여서 점도를 상승시킨다
7) CMC 응용 분야별 용도 및 기능
화학적으로 대단히 안정하며, 특히 인체에 무해, 무독하며, 증점, 증량, 유화분산, 접착, 보호콜로이드, 현탁등에 원료로 사용되며 다른 천연호료와도 상용성이 매우 좋으며 식품, 제약, 세제, 제지, 석유시추 분야 등 산업 전반에 기초 원료로 사용 되고 있다.
CMC의 생리작용에 대하여 1940년대에 이미

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