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    羧甲基纖維素鈉鹽

    發布日期:2014-06-17 12:40:24

    甲基纖維素鈉,(又稱:羧甲基纖維素鈉鹽,羧甲基纖維素,cmc,Carboxymethyl ,Cellulose Sodium,Sodium salt of Caboxy Methyl Cellulose)是當今世界上使用范圍最廣、用量最大的纖維素種類。
    羧甲基纖維素鈉鹽
    羧甲基纖維素鈉鹽- 基本信息
    結構式
    結構式
    羧甲基纖維素鈉鹽是當今世界上使用范圍最廣、用量最大的纖維素種類。
    EINECS號: 900-432-4  
    相關類別: 石油鉆井化學品;食品添加劑;增稠劑;化工助劑;油田化學品;鉆井用化學品;抄紙過程中的化學品;造紙化學品;增稠劑和膠凝劑;Mud Drilling Chemicals;Food additives  
    Mol文件: Mol File
    縮寫:CMC
    根據《食品安全國家標準、食品添加劑使用標準》(GB2760-2011)規定:
    在食品中作用增稠劑使用??稍诟黝愂称分邪?a href="http://www.dandroidtabletpc.com/article/20190328092703.html">生產需要適量使用的食品添加劑。對動、植物油、蛋白質與水溶液的乳化性能極為優異,能使其形成性能穩定的勻質乳狀液。因其安全可靠,因此,其用量不受國家食品衛生標準ADI限制。
    羧甲基纖維素鈉鹽 - 誕生
    羧甲基纖維素鈉(CMC)分子結構
    羧甲基纖維素鈉(CMC)分子結構
    1918年由德國首先制得,并于1921年獲準專利而見諸于世。此后便在歐洲實現商業化生產。當時只為粗產品,用作膠體和粘結劑。
    1936~1941年,羧甲基纖維素鈉的工業應用研究相當活躍,發明了幾個相當有啟發性的專利。
    第二次世界大戰期間,德國將羧甲基纖維素鈉用于合成洗滌劑。Hercules公司于1943年為美國首次制成羧甲基纖維素鈉,并于1946年生產精制的羧甲基纖維素鈉產品,該產品被認可為安全的食品添加劑。
    上世紀七十年代中國開始采用,九十年代開始普遍使用。是當今世界上使用范圍最廣、用量最大的纖維素種類。
    羧甲基纖維素鈉 - 性質
    為白色或乳白色纖維狀粉末或顆粒,無臭、無味,具吸濕性。易于分散在水中成澄明膠狀液,在乙醇等有機溶媒中不溶。1%水溶液pH為6.5~8.5,當pH>10或<5時,膠漿粘度顯著降低,在pH7時性能最佳。對熱穩定,在20℃以下粘度迅速上升,45℃時變化較慢,80℃以上長時間加熱可使其膠體變性而粘度明顯下降。褐變溫度226~228℃,碳化溫度252~253℃。
    羧甲基纖維素鈉 - 產品信息
    羧甲基纖維素鈉上游原料    醋酸、漿粕、氯乙酸、燒堿、一氯乙酸、乙醇、幾丁質

    羧甲基纖維素鈉下游產品    膠體石墨 
    羧甲基纖維素鈉 - 生產方法 
    羧甲基纖維素鈉
    羧甲基纖維素鈉
    通常是由天然纖維素與苛性堿及一氯醋酸反應后制得的一種陰離子型高分子化合物,分子量 6400(±1 000)。主要副產物是氯化鈉及乙醇酸鈉。CMC屬于天然纖維素改性。目前聯合國糧農組織(FAO)和世界衛生組織(WHO) 已正式稱它為“改性纖維素”。
    羧甲基纖維素的生產方法是將纖維素與氫氧化鈉反應生成堿纖維素,然后用一氯乙酸進行羧甲基化而制得。制法可分為以水為介質進行反應的水媒法和在異丙醇、乙醇、丙酮等溶劑中進行反應的溶劑法。
    將精制棉,苛性鈉,酒精混合液,氯乙酸酒精溶液一起加入捏和機中進行堿化和醚化。再用鹽酸中和,酒精洗滌,然后烘干,粉碎得產品。

    (1)羧甲基纖維素的生產方法是將纖維素與氫氧化鈉反應生成堿纖維素,然后用一氯乙酸進行羧甲基化而制得。制法可分為以水為介質進行反應的水媒法和在異丙醇、乙醇、丙酮等溶劑中進行反應的溶劑法。      
    (2)將脫脂漂白的棉線按比例浸入35%的濃堿液中,浸泡約30 min取出。液堿可循環使用。浸泡后的棉短線稱至平板壓榨機上,以14 MPa的壓力,壓出堿液,得堿化棉。  將堿化棉投入醚化釜內,加酒精15份在攪拌下緩緩加入氯醋酸酒精溶液,于30 ℃下2 h完成,加完后在40 ℃下攪拌3 h得醚化棉。加酒精(70%)120 份于醚化棉中,攪拌0.5 h,加鹽酸調pH值至7。用酒精洗兩次,濾出酒精,在80 ℃下鼓風干燥,粉碎得成品。
         
    (3)用氫氧化鈉處理纖維素形成堿纖維素,與一氯醋酸鈉混合,經熟化數日(20~30℃)得制品   
    (C6H9O4OH)n+nNaOH→(C6H9O4ONa)n[ClCH2COOH]→(C6H9O4OCH2COONa)n  
    中國采用的工藝有以水為介質的傳統水媒法和以有機溶劑為反應介質的溶媒法。 
    傳統水媒法
    用18%~19%的堿液噴人捏合機中,在30~35℃下使精制棉堿化生成堿纖維素,然后用固體氯乙酸鈉進行捏合醚化。前1~2h溫度控制在35℃以下;后1h溫度控制在45~55℃。再經一段時間熟化(使醚化完全)后干燥、粉碎得成品。 
    溶媒法
    精制棉于捏合機中,堿液按一定的流量噴入捏合機中,使纖維素充分膨化,同時加入適量的乙醇,堿化溫度控制在30~40℃,時間15~25min。堿化完全后噴入氯乙酸乙醇溶液,在50~60℃下醚化2h。再用鹽酸乙醇溶液中和、洗滌以除去氯化鈉,用離心機脫醇去水,最后經干燥和粉碎得成品。  
    羧甲基纖維素鈉鹽 - 含量分析
    羧甲基纖維素鈉鹽的百分含量按100減去雜質氯化鈉和乙醇酸鈉的百分含量而得。  氯化鈉含量 精確稱取試樣約5g,移人一250m1燒杯,加水50ml和30%過氧化氫5ml,在蒸汽浴上加熱20min,偶爾攪拌一下,至完全溶解。冷卻,采用硫酸銀和硫酸汞一硫酸鉀電極,并不停攪拌,加水100ml和硝酸10ml,然后用0.05mol/L硝酸銀滴定至電位終點。按下式計算試樣中的氯化鈉百分含量: (584.4Vc)/(100-6)ω其中,V和c分別為所耗硝酸銀的體積(m1)和濃度(mol/L);6為所測得的干燥失重;ω為試樣質量(g);584.4為氯化鈉的分子量。乙醇酸鈉含量準確稱取試樣約500mg,移入一100ml燒杯,先經5ml冰乙酸隨后用5ml水濕潤,然后用玻棒攪至溶液狀(一般約需15min)。在攪拌下緩慢加入丙酮50ml,然后加氯化鈉1g,攪拌數分鐘使羧甲基纖維素鈉全部沉淀。
    經一已用少量丙酮濕潤過的軟質粗孔濾紙過濾,將濾液收集于一100ml容量瓶中,另用30ml丙酮將濾渣移人濾紙并淋洗濾渣,然后用丙酮稀釋,定容后混勻。按下述制備標準液:準確稱取室溫下干燥器中過夜的乙醇酸100mg,移人一100ml容量瓶中,用水溶解,定容后混勻。該液應在30天之內使用。將該液1.0.、2.0、3.0和4.0m1分別移入四只100ml容量瓶中,分別加水至約5ml,然后加冰乙酸5ml,并用丙酮稀釋、定容。取前述試樣液2.0ml和各標準液各2.0ml,分別移入五只25ml容量瓶中,另配一空白瓶,內含由冰乙酸和水各占5%的丙酮液2.0ml。將各容量瓶不加蓋在沸水浴上保持20min以除去丙酮,取下,冷卻。每只瓶中各加2,7-二羥萘試液(TS-85)5.0ml,強力混合后再加15ml,再強烈混合。取小片鋁薄蓋口。將容量瓶垂直放入沸水浴中保持20min,然后取出,冷卻,用硫酸定容后混勻。用一適當的分光光度計,以空白液為對比,在540nm處測定各液的吸光度,按標準液吸光度繪制標準曲線,然后根據標準曲線和試樣的吸光度求出試樣中乙醇酸的質量(mg)叫,然后按下式求出試樣中。
    羧甲基纖維素鈉 - 毒性
    小白鼠經口LD5027g/kg,ADI不作特殊規定(FAO/WHO,1994)。   GRAS(FDA,§182.1745,2000)。
    羧甲基纖維素鈉 - 使用方法
     將CMC直接與水混合,配制成糊狀膠液后,備用。在配置CMC糊膠時,先在帶有攪拌裝置的配料缸內加入一定量的干凈的水,在開啟攪拌裝置的情況下,將CMC緩慢均勻地撒到配料缸內,不停攪拌,使CMC和水完全融合、CMC能夠充分溶化。在溶化CMC時,之所以要均勻撒放、并不斷攪拌,目的是“為了防止CMC與水相遇時,發生結團、結塊、降低CMC溶解量的問題”,并提高CMC的溶解速度。攪拌的時間和CMC完全溶化的時間并不一致,是兩個概念,一般來說,攪拌的時間要比CMC完全溶化所需的時間短得多,二者所需的時間視具體情況而定。 
    確定CMC完全溶化所需時間的依據有這樣幾方面:    
    (1)CMC和水完全粘合、二者之間不存在固-液分離現象;    
    (2)混合糊膠呈均勻一致的狀態,表面平整光滑;    
    (3)混合糊膠色澤接近無色透明,糊膠中沒有顆粒狀物體。從CMC被投入到配料缸中與水混合開始,到CMC完全溶解,所需的時間在10~20小時之間。 
    使用限量
    GB 2760-96(g/kg):方便面5;非固體飲料1.2;冰棍、雪糕、冰淇淋、糕點、餅干、果凍、膨化食品,均GMP。 
    FAO/WHO(1984,g/kg):沙丁魚、鯖魚罐頭20;即食肉湯、羹4000 mg/kg;酪農干酪、摜打用稀奶油5,融化干酪8,增香蛋黃醬5000rag/kg。
    羧甲基纖維素鈉 - 質量
    衡量羧甲基纖維素鈉鹽質量的主要指標是取代度(DS)和純度。一般DS不同則CMC的性質也不同;取代度增大,溶解性就增強,溶液的透明度及穩定性也越好。據報道,CMC取代度在0.7~1.2時透明度較好,其水溶液粘度在pH值為6~9時最大。為保證其質量,除了選擇醚化劑外,還必須考慮影響取代度和純度的一些因素,例如堿與醚化劑之間的用量關系、醚化時間、體系含水量、溫度、DH值、溶液濃度及鹽類等。
    羧甲基纖維素鈉 - 應用
    羧甲基纖維素鈉(CMC) 具有乳化分散劑、固體分散性、不易腐敗、生理上無害等不同尋常的和極有價值的綜合物理、化學性質,是纖維素醚類中產量最大的、用途最廣、使用最為方便的產品,俗稱“工業味精”重要特性是形成高粘度的膠體、溶液、有粘著、增稠、流動、乳化分散、賦形、保水、保護膠體、薄膜成型、耐酸、耐鹽、懸濁等特性,且生理無害,因此在食品、醫藥、日化、石油、造紙、紡織、建筑等領域得到廣泛應用。
    食品工業
    FAO和WHO已批準將純CMC用于食品,它是經過很嚴格的生物學、毒理學研究和試驗后才獲得批準的,國際標準的安全攝入量(ADI)是25mg/(kg·d),即大約每人1.5 g/a。
    CIVIC在食品應用中不僅是良好的乳化穩定劑、增稠劑,而且具有優異的凍結、熔化穩定性,并能提高產品的風味,延長貯藏時間。在豆奶、冰淇淋、雪糕、果凍、飲料、罐頭中的用量約為1% ~1.5%。
    CMC還可與醋、醬油、植物油、果汁、肉汁、蔬菜汁等形成性能穩定的乳化分散液,其用量為0.2% ~ 0.5%。特別是對動、植物油、蛋白質與水溶液的乳化性能極為優異,能使其形成性能穩定的勻質乳狀液。因其安全可靠,因此,其用量不受國家食品衛生標準 ADI限制。CMC 在食品領域不斷被開發,近年來,在葡萄酒生產中應用羧甲基纖維素鈉的研究也已開展。
    醫藥行業
    在醫藥工業中可作針劑的乳化穩定劑,片劑的粘結劑和成膜劑。有人經基礎及動物實驗證明CMC是安全可靠的抗癌藥載體。用CMC作膜材料,研制的中 高粘度羧甲基纖維素鈉(CMC)的水溶液
    高粘度羧甲基纖維素鈉(CMC)的水溶液
    藥養陰生肌散的改造劑型— —養陰生肌膜,能用于皮膚磨削手術創面和外傷性創面。該膜防止創面感染,與紗布敷料無明顯差異,在控制創面組織液滲出與創面快速愈合上。
    聚乙烯醇:羧甲基纖維素鈉:聚羧乙烯按3:6:1的比例制成的膜劑為最佳處方,粘附性及釋放速率均增加,在增加粘膜粘附緩釋膜劑的粘附力,延長制劑在口腔內的滯留時間及制劑中藥物的藥效都有明顯提高 。
    丁哌卡因為強效局部麻醉藥,但它中毒時有時可產生較為嚴重的心血管副反應,故臨床上在廣泛應用丁哌卡因的同時,對其毒性反應的防治研究一直較為重視。藥劑研究顯示,CIVIC作為緩釋物質與丁哌卡因溶液進行配制可顯著降低藥物的副作用。在PRK手術中,采用低濃度地卡因與非甾體類抗炎藥聯合CMC可明顯緩解術后疼痛。預防腹部手術后腹膜粘連、減少腸梗阻的發生是臨床外科最關注的問題之一。
    其它工業
    在洗滌劑中,CMC可用作抗污垢再沉積劑,尤其是對疏水性的合成纖維織物的抗污垢再沉積效果,明顯優于羧甲基纖維。
    CMC在石油鉆探中可用于保護油井作為泥漿穩定劑、保水劑,每口油井的用量為淺井2.3t,深井5.6t;
    在紡織工業中用作上漿劑、印染漿的增稠劑、紡織品印花及硬挺整理。用于上漿劑能提高溶解性及粘變;作為硬挺整理劑;用于上漿劑;用再生絲心蛋白和羧甲基纖維素構成的復合膜作為固定葡萄糖氧化酶的基質,固定葡萄糖氧化酶和羧酸二茂鐵,制成的葡萄糖生物傳感器具有較高的靈敏度與穩定性。
    CMC可用作涂料的防沉劑、乳化劑、分散劑、流平劑、粘合劑,能使涂料的固體份均勻地分布于溶劑中,使涂料長期不分層,還大量應用于油漆中。
    CMC用作絮凝劑在除去鈣離子方面比葡萄糖酸鈉更有效,用作陽離子交換時,其交換容量可達 1.6 ml/g 。
    CMC在造紙行業用作紙張施膠劑,可明顯提高紙張的干強度和濕強度及耐油性、吸墨性和抗水性。
    CMC在化妝品中作為水溶膠,在牙膏中用作增稠劑,其用量在5%左右。
    CMC可作為絮凝劑、螯合劑、乳化劑、增稠劑、保水劑、上漿劑、成膜材料等,還廣泛應用于電子、農藥、皮革、塑料、印刷、陶瓷、日用化工等領域。
    CMC的最大用途是配制肥皂及合成洗滌劑,在重級清潔劑中大約添加1%的CMC,用以防止洗出的污物再沉淀于織物上。其次是用作石油工業鉆井泥漿的懸浮穩定劑。
    具有增稠、乳化、賦形和保鮮等多種功能??纱婷髂z、瓊脂、海藻酸鈉、黃原膠用于飲料、餅干、膨化食品、雪糕、糕點和果凍等食品中,按生產需要適量使用。
    注意
    (1)本品與強酸、強堿、重金屬離子(如鋁、鋅、汞、銀、鐵等)配伍均屬禁忌。
    (2)本品允許攝入量為0~25mg/kg/d。
    羧甲基纖維素鈉 - 危險性概述
    毒性類別:有毒物品 
    毒性分級:低毒 
    可燃性:可燃, 火場排出含氧化鈉辛辣刺激煙霧 
    滅火劑:水、二氧化碳、干粉、砂土
    羧甲基纖維素鈉鹽 - 海藻酸鈉/羧甲基纖維素鈉共混纖維的制備
    海藻酸鈉和羧甲基纖維素鈉都是天然高分子材料,具有來源廣泛、生物可降解、相容性好等優點。以海藻酸鈉和羧甲基纖維素鈉為原料制備纖維,不僅拓寬了纖維原料的來源,而且由此獲得的纖維生物可降解,避免了給環境帶來的危害,是一種綠色環保纖維,符合現代社會的發展潮流。本論文主要研究以海藻酸鈉和羧甲基纖維素鈉兩種高分子材料為紡絲原料,采用濕法紡絲工藝制備出海藻酸鈉/羧甲基纖維素鈉共混纖維,并研究其結構與性能。
     本文測試了海藻酸鈉和羧甲基纖維素鈉鹽原料的理化性能以及兩種高分子材料的相容性;研究了紡絲原液的流變性能;探討了紡絲工藝條件對纖維強度和吸濕性的影響,獲得了制備海藻酸鈉/羧甲基纖維素鈉共混纖維的工藝條件;并測試了海藻酸鈉/羧甲基纖維素鈉共混纖維的微觀形貌、結晶指數以及燃燒性能等,取得了如下主要結果: 
    1.羧甲基纖維素鈉含量在5~15%范圍內時,羧甲基纖維素鈉與海藻酸鈉是相容的,超出這個范圍則是不相容的。所以制備紡絲液時,羧甲基纖維素鈉的含量不能超過20%。 
    2.溶液濃度在3.6%附近時,海藻酸鈉和羧甲基纖維素鈉溶液的粘度相近。當溶液濃度低于3.6%時,海藻酸溶液的粘度比相同濃度下的羧甲基纖維素鈉溶液的粘度大;而溶液濃度高于3.6%時,則相反。
     3.海藻酸鈉/羧甲基纖維素鈉溶液為“切力變稀”型流體,隨著剪切速率和溫度的升高,共混溶液的表觀粘度下降。
     4.在本試驗條件下,海藻酸鈉/羧甲基纖維素鈉共混纖維的最佳制備工藝條件為:羧甲基纖維素鈉含量10%;凝固浴中氯化鈣濃度3.5%;凝固浴溫度40℃。纖維的強度為3.82cN/dtex,對蒸餾水的吸液量為1.82g/g。
     5.海藻酸鈉/羧甲基纖維素共混纖維的斷裂機理、微觀形貌和粘膠纖維相似,但結晶度比粘膠纖維差,阻燃性比纖維素纖維優異。
    羧甲基纖維素鈉 - 馬鈴薯淀粉渣制備研究
    羧甲基纖維素鈉鹽和羧甲基淀粉鈉是天然纖維素、淀粉分別經過化學改性得到的具有醚結構的衍生物。它們廣泛應用于洗滌用品、化妝品、石油鉆井、紡織漿料、建材、造紙、鑄造、食品、皮革、制藥等眾多領域。 馬鈴薯淀粉渣是馬鈴薯生產淀粉過程中產生的廢渣,平均每生產1噸淀粉就會產生5噸左右的濕廢渣。
    馬鈴薯淀粉渣的主要成分是水、淀粉、纖維素、果膠、木質素、半纖維素等,若能夠有效利用其中的有用成分,不僅能將馬鈴薯淀粉渣資源化利用,還能解決馬鈴薯淀粉渣對環境的污染問題。本文提出了以馬鈴薯淀粉渣為原料制備羧甲基纖維素鈉、羧甲基纖維素鈉和羧甲基淀粉鈉混合物的方案,具體的研究內容如下: 馬鈴薯淀粉渣通過不同的精制方法分別得到纖維素含量較高的精制原料和以淀粉和纖維素為主要成分的精制原料;得到的精制原料再經過堿化、醚化、中和、洗滌、干燥等工藝即可制備得到羧甲基纖維素鈉產品及羧甲基纖維素鈉和羧甲基淀粉鈉混合物產品。通過實驗確定馬鈴薯淀粉渣的精制條件和堿化、醚化過程中的各種影響因素(如原料配比、反應溫度、反應時間、溶劑等)對實驗結果的影響,得到馬鈴薯淀粉渣制備羧甲基纖維素鈉、羧甲基纖維素鈉和羧甲基淀粉鈉混合物的最佳的實驗條件。 
    羧甲基纖維素鈉產品的各種性能指標如下:粘度在5700mPa·s左右(1%的水溶液),pH值在7.0-7.5之間,取代度維持在0.57左右,干燥減重維持在6.5%左右,氯化物含量在0.13%左右,砷含量在0.000045%左右,鉛含量為0.001%,重金屬含量合格。所有指標均符合《食品添加劑羧甲基纖維素鈉》GB1904-2005標準的要求。 羧甲基纖維素鈉和羧甲基淀粉鈉混合物產品的各種性能指標如下:粘度在3700mPa·s左右(2%的水溶液),pH值在7.0-7.5之間,取代度維持在0.50左右,干燥減重維持在8.0%左右,氯化物含量在0.15%左右,砷含量在0.000015%左右,鉛含量為0.001%,重金屬含量合格。所有指標均達到了一定要求,可在一定領域內代替羧甲基纖維素鈉或羧甲基淀粉鈉。 

     
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