카르복시메틸셀룰로오스나트륨(CMC)의 생산 공정 및 적용 범위
카르복시메틸셀룰로오스나트륨(CMC)은 음이온성 직쇄형 수용성 셀룰로오스 에테르로, 천연 셀룰로오스와 클로로아세트산을 화학적으로 변형하여 얻은 유도체입니다. CMC 수용액은 점증제, 필름 형성제, 접착제, 수분 보유제, 콜로이드 보호제, 유화제 및 현탁제 기능을 가지며, 응집제, 킬레이트제, 유화제, 점증제, 수분 보유제, 사이징제, 필름 형성제 등으로 사용될 수 있습니다. 식품, 의약품, 전자제품, 농약, 가죽, 플라스틱, 인쇄, 세라믹, 생활화학 제품 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있습니다.
카르복시메틸셀룰로오스나트륨은 일반적으로 분말 형태의 고체이며, 때로는 과립이나 섬유질 형태를 띠기도 합니다. 색상은 흰색 또는 옅은 노란색이며, 특별한 냄새는 없습니다. 고분자 화학 물질로서 강한 습윤성을 가지고 있어 물에 용해되며, 물에 녹으면 투명도가 높은 점성 용액을 형성합니다. 에탄올, 에테르, 클로로포름, 벤젠과 같은 일반적인 유기 용매에는 녹지 않지만 물에는 용해됩니다. 물에 직접 용해되는 속도는 비교적 느리지만 용해도는 매우 높으며, 수용액은 일정한 점성을 가집니다. 고체 상태는 일정량의 수분 흡수 및 습도를 가지고 있어 일반적인 환경에서 안정적이며, 건조한 환경에서는 장기간 보관할 수 있습니다.
① 생산 공정
1. 수용액 매질법
수탄 공정은 카르복시메틸셀룰로오스 나트륨의 산업적 제조에서 비교적 초기 생산 공정입니다. 이 공정에서는 알칼리 셀룰로오스와 에테르화제가 자유 산화산소 이온을 포함하는 수용액에서 반응하며, 유기 용매 없이 물을 반응 매질로 사용합니다.
2. 용매법
용매법은 유기 용매법으로, 반응 매질로 물을 사용하는 기존의 수용법을 기반으로 개발된 생산 공정입니다. 이 공정은 유기 용매 내에서 알칼리 셀룰로오스와 모노클로로아세트산을 알칼리화 및 에테르화하는 것입니다. 반응 매질의 양에 따라 반죽법과 유영 슬러리법으로 나눌 수 있습니다. 유영 슬러리법에서 사용되는 유기 용매의 양은 반죽법보다 훨씬 많으며, 반죽법에서는 유기 용매의 양이 셀룰로오스의 부피 중량에 대한 비율로 결정됩니다. 유영 슬러리법으로 카르복시메틸셀룰로오스나트륨을 제조할 경우, 반응 고체가 시스템 내에서 슬러리 또는 현탁 상태로 존재하므로 유영 슬러리법을 현탁법이라고도 합니다.
3. 슬러리법
슬러리법은 카르복시메틸셀룰로오스(SCMC)를 생산하는 최신 기술입니다. 슬러리법은 고순도 SCMC뿐만 아니라 높은 치환도와 균일한 치환을 갖는 SCMC를 생산할 수 있습니다. 슬러리법의 생산 공정은 대략 다음과 같습니다. 분말로 분쇄된 면펄프를 이소프로필알코올이 장착된 수직 알칼리화기에 투입하고, 혼합하면서 수산화나트륨 용액을 첨가하여 알칼리화합니다. 알칼리화 온도는 약 20℃입니다. 알칼리화 후, 물질을 수직 에테르화기로 이송하고, 이소프로필알코올에 용해된 클로로아세트산 용액을 첨가하여 에테르화합니다. 에테르화 온도는 약 65℃입니다. 제품의 특정 용도 및 품질 요구 사항에 따라 알칼리화 농도, 알칼리화 시간, 에테르화제 양, 에테르화 시간 등의 공정 변수를 조절할 수 있습니다.
② 적용 범위
1. CMC는 식품 분야에서 우수한 유화 안정제 및 증점제일 뿐만 아니라, 냉동 및 용융 안정성이 뛰어나 제품의 풍미를 개선하고 저장 기간을 연장할 수 있습니다.
2. 세제에서 CMC는 오염 방지 재침착제로 사용될 수 있으며, 특히 소수성 합성 섬유 직물의 오염 방지 재침착 효과에 있어 카르복시메틸 섬유보다 훨씬 우수합니다.
3. 석유 시추에서 유정 보호를 위한 진흙 안정제, 수분 보유제로 사용될 수 있으며, 유정당 사용량은 얕은 유정의 경우 2~3톤, 깊은 유정의 경우 5~6톤입니다.
4. 섬유 산업에서 사이징제, 인쇄 및 염색 슬러리 증점제, 섬유 인쇄 및 경화 마감제로 사용됩니다.
5. 도료의 침전 방지제, 유화제, 분산제, 평활제, 접착제로 사용되며, 도료의 고형 성분이 용제에 고르게 분포되도록 하여 도료가 장기간 층을 이루지 않도록 하며, 퍼티에도 사용됩니다.
6. 칼슘 이온 제거에 있어 응집제로서 글루콘산나트륨보다 더 효과적이며, 양이온 교환제로서 교환 용량은 최대 1.6ml/g입니다.
7. 제지 산업에서 종이 사이징제로 사용되며, 종이의 건조 강도, 습윤 강도, 내유성, 잉크 흡수성 및 내수성을 크게 향상시킬 수 있습니다.
8. 화장품에서 하이드로졸 형태로 치약의 증점제로 사용될 때, 그 함량은 약 5%입니다.