羧甲基纤维素钠(CMC)的结构与在牙膏中的应用
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• 其余常用于牙膏中的粘结剂
• 卡拉胶或黄原胶 • 相较于CMC更昂贵
Jiajiaforever
CMC在牙齿护理方面的应用
• CMC在牙膏中作为增稠剂，可以赋予牙膏以下 性能：
• 水化过程非常关键 • 溶液的粘度取决于分子链
长（分子量，聚合度） • 粘度取决于CMC的添加量，
CMC添加量越高，粘度越高， 两者之间的关联是非等比 例的。 • 添加量提高一倍，粘度大 概增加8-10倍。
Jiajiaforever
羧甲基纤维素钠（CMC）溶液 的粘度
Jiajiaforever
• 高分子量的CMC 在低浓度下就可 达到非常高的粘 度
• 当取代度降低时，CMC水溶液的敏感性增强 • 盐和CMC的添加顺序非常重要
• 已溶解的CMC溶液比将CMC溶解在盐溶液中要稳定的多 • 在盐溶液中CMC的粘度增加趋势受到明显抑制
*因此应将CMC先溶解后再加入盐类。
Jiajiaforever
CMC – 盐耐受性
NaCl的浓度对于 1%CMC水溶液的粘度 的影响
Jiajiaforever
CMC分子设计的工具
高
取
代中
度
低
• 溶液中可见 纤维
• 触变流动
• 对电解质的 稳定性低
• 较低的过滤
取代基团的一致 性
Jiajiaforever
• 清澈的溶液
• 更顺滑的流 动性
• 对电解质的 稳定性高
• 较高的过滤 比例
羧甲基纤维素钠（CMC） – 通 用性能
• 可形成粘稠的，水晶般晶 莹剔透的水溶液
• CMC溶液为 非牛顿流体， 具有剪切变 稀的特性。
• 流动性受溶 液浓度，取 代度和剪切 力类型的影 响。
CMC – 盐耐受性
• 在盐存在下的性能表现
• 具有有限的盐耐受性 • 在二价阳离子（Ca2+）存在下容易发生絮凝 • 在一价和多共价盐存在下也会发生絮凝
• CMC在NaCl存在下的性能表现
• 主要产品特征
• 纯度 • 聚合度（DP 或者分子量） • 取代度（DS） • 取代物分布 • 粒径
Jiajiaforever
裁切CMC分子
取代度（DS） 每一葡萄糖单元所携带的羧甲基数目
• 理论值 0 -3
• 实际值：
• 0.3-0.6 部分可溶/溶胀 • 0.6-1.0 全部可溶 • 1.0-1.4 在极端的条件下
纤维素衍生 物
羟丙基甲基纤维 素 Jiajiaforever
种子
瓜尔胶 槐豆胶 塔拉胶
生物合成产 品
黄原胶 葡聚糖 塔拉胶
CMC在牙齿护理方面的应用
• 牙膏是CMC最大的应用 • 美国主要的牙膏生产厂商（高露洁）在他们的
配方中使用CMC
• CMC可用于
• 在牙膏中作为粘结剂和稳定剂 • 胶黏剂中作为粘结剂和胶水 • 清洁标签中作为成膜剂和粘结剂
• 低分子量的CMC 在提高添加量时 粘度快速上升
温度对CMC溶液粘度的影响
Jiajiaforever
• 随着温度 上升， CMC溶液 粘度迅速 下降。
温度对CMC溶液粘度的影响
Jiajiaforever
• 温度上升粘 度下降，温
度下降粘度 恢复
剪切对CMC溶液粘度的影响
• 1%CMC水溶液
Jiajiaforever
• 取代度 • CMC的牌号
Jiajiaforever
CMC – pH耐受性
• CMC溶液 受pH的影 响
Jiajiaforever
CMC – 水吸收能力 • CMC的吸水能力主要取决于分子链的长度。
• 链长越大，吸水能力越强。 • 盐类会降低高分子量CMC的吸水能力。 • 在纯水中吸水速度最快。
• 极好的易得性和再生产性 （不依赖于作物）； • 非常高的纯度（>99.5%） • 符合所有食品，医药和个人护理应用的标准； • 所有相关产品参数均有严格的标准
• 颜色，粒径，溶解性，表面活性等 • 可定制化 • CMC一般不溶解于有机溶剂，但是它可溶于水和不同醇类产品的混合溶液 （醇最大体积占 比不超过40%）
Jiajiaforever
羧甲基纤维素钠（CMC） – 通 用性能
结构
性能
• 链长 • 取代基团的种
类 • 取代基团的位
置 • 取代度 • 颗粒形态
• 粘度 • 亲水性 • 疏水性 • 粉末特征
效应
• 溶解性 • 流动性能 • 保水性 • 表面活性 • 成膜性 • 水化时间
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纤维素的结构
• 纤维素大分子的基环是D-葡萄糖以β- 1,4糖苷键组成的大分子多糖 Jiajiaforever
羧甲基纤维素钠（CMC）
• CMC是纤维素环上的羟基被羧基取代之后的阴离子产物。
Jiajiaforever
羧甲基纤维素钠（CMC）的合 成
Jiajiaforever
羧甲基纤维素钠（CMC）
Jiajiaforever
CMC – 兼容性
• CMC与其他的水溶性胶体有非常高的兼 容性
• 所有类型的CMC都可与绝大部分的水溶性 胶体相兼容。
• 部分混合的CMC与其他胶体表现出了协同 增效作用。
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CMC – 兼容性
分泌物
阿拉伯胶 黄芪胶 梧桐树胶
提取物
果胶 海藻酸钠 卡拉胶
也可溶（强酸和高盐体系）
Jiajiaforever
提高取代度对CMC的影响
0.7
0.9
1.2
• 更高光泽度（牙膏） • 更顺滑的流动性 • 在低水含量产品中更好的稳定性 • 更高的盐耐受性 • 更低的触变性
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CMC – 聚合度
• 主要取决于生产工艺和纤维素的选择 • 是影响CMC粘度表现的关键 • 粘度范围可从极低至极高 • （1% 粘度从10 – 12，000 mPas）
羧甲基纤维素钠 Sodium Carboxymethyl
Cellulose
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羧甲基纤维素钠（CMC） – 性质
• 羧甲基纤维素钠是一种阴离子型水溶性纤维素衍生物； • 它可以提供广泛的粘度范围，从极低到极高；
• CMC 30-60,000 mPas （2% Brookfield粘度）
高取 代低度取 代度
• 盐含量对低 取代wenku.baidu.comCMC
的影响极大。
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CMC – pH耐受性
• CMC耐受性部分受限于pH • 在6.5-8.5之间达到最大的粘度值 • pH<3 时不溶 • pH<6时粘度下降 • pH>9时粘度稍微下降 • pH对于粘度的影响是可逆的 • 粘度降低主要取决于
• 卡拉胶或黄原胶 • 相较于CMC更昂贵
Jiajiaforever
CMC在牙齿护理方面的应用
• CMC在牙膏中作为增稠剂，可以赋予牙膏以下 性能：
• 水化过程非常关键 • 溶液的粘度取决于分子链
长（分子量，聚合度） • 粘度取决于CMC的添加量，
CMC添加量越高，粘度越高， 两者之间的关联是非等比 例的。 • 添加量提高一倍，粘度大 概增加8-10倍。
Jiajiaforever
羧甲基纤维素钠（CMC）溶液 的粘度
Jiajiaforever
• 高分子量的CMC 在低浓度下就可 达到非常高的粘 度
• 当取代度降低时，CMC水溶液的敏感性增强 • 盐和CMC的添加顺序非常重要
• 已溶解的CMC溶液比将CMC溶解在盐溶液中要稳定的多 • 在盐溶液中CMC的粘度增加趋势受到明显抑制
*因此应将CMC先溶解后再加入盐类。
Jiajiaforever
CMC – 盐耐受性
NaCl的浓度对于 1%CMC水溶液的粘度 的影响
Jiajiaforever
CMC分子设计的工具
高
取
代中
度
低
• 溶液中可见 纤维
• 触变流动
• 对电解质的 稳定性低
• 较低的过滤
取代基团的一致 性
Jiajiaforever
• 清澈的溶液
• 更顺滑的流 动性
• 对电解质的 稳定性高
• 较高的过滤 比例
羧甲基纤维素钠（CMC） – 通 用性能
• 可形成粘稠的，水晶般晶 莹剔透的水溶液
• CMC溶液为 非牛顿流体， 具有剪切变 稀的特性。
• 流动性受溶 液浓度，取 代度和剪切 力类型的影 响。
CMC – 盐耐受性
• 在盐存在下的性能表现
• 具有有限的盐耐受性 • 在二价阳离子（Ca2+）存在下容易发生絮凝 • 在一价和多共价盐存在下也会发生絮凝
• CMC在NaCl存在下的性能表现
• 主要产品特征
• 纯度 • 聚合度（DP 或者分子量） • 取代度（DS） • 取代物分布 • 粒径
Jiajiaforever
裁切CMC分子
取代度（DS） 每一葡萄糖单元所携带的羧甲基数目
• 理论值 0 -3
• 实际值：
• 0.3-0.6 部分可溶/溶胀 • 0.6-1.0 全部可溶 • 1.0-1.4 在极端的条件下
纤维素衍生 物
羟丙基甲基纤维 素 Jiajiaforever
种子
瓜尔胶 槐豆胶 塔拉胶
生物合成产 品
黄原胶 葡聚糖 塔拉胶
CMC在牙齿护理方面的应用
• 牙膏是CMC最大的应用 • 美国主要的牙膏生产厂商（高露洁）在他们的
配方中使用CMC
• CMC可用于
• 在牙膏中作为粘结剂和稳定剂 • 胶黏剂中作为粘结剂和胶水 • 清洁标签中作为成膜剂和粘结剂
• 低分子量的CMC 在提高添加量时 粘度快速上升
温度对CMC溶液粘度的影响
Jiajiaforever
• 随着温度 上升， CMC溶液 粘度迅速 下降。
温度对CMC溶液粘度的影响
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• 温度上升粘 度下降，温
度下降粘度 恢复
剪切对CMC溶液粘度的影响
• 1%CMC水溶液
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• 取代度 • CMC的牌号
Jiajiaforever
CMC – pH耐受性
• CMC溶液 受pH的影 响
Jiajiaforever
CMC – 水吸收能力 • CMC的吸水能力主要取决于分子链的长度。
• 链长越大，吸水能力越强。 • 盐类会降低高分子量CMC的吸水能力。 • 在纯水中吸水速度最快。
• 极好的易得性和再生产性 （不依赖于作物）； • 非常高的纯度（>99.5%） • 符合所有食品，医药和个人护理应用的标准； • 所有相关产品参数均有严格的标准
• 颜色，粒径，溶解性，表面活性等 • 可定制化 • CMC一般不溶解于有机溶剂，但是它可溶于水和不同醇类产品的混合溶液 （醇最大体积占 比不超过40%）
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羧甲基纤维素钠（CMC） – 通 用性能
结构
性能
• 链长 • 取代基团的种
类 • 取代基团的位
置 • 取代度 • 颗粒形态
• 粘度 • 亲水性 • 疏水性 • 粉末特征
效应
• 溶解性 • 流动性能 • 保水性 • 表面活性 • 成膜性 • 水化时间
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纤维素的结构
• 纤维素大分子的基环是D-葡萄糖以β- 1,4糖苷键组成的大分子多糖 Jiajiaforever
羧甲基纤维素钠（CMC）
• CMC是纤维素环上的羟基被羧基取代之后的阴离子产物。
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羧甲基纤维素钠（CMC）的合 成
Jiajiaforever
羧甲基纤维素钠（CMC）
Jiajiaforever
CMC – 兼容性
• CMC与其他的水溶性胶体有非常高的兼 容性
• 所有类型的CMC都可与绝大部分的水溶性 胶体相兼容。
• 部分混合的CMC与其他胶体表现出了协同 增效作用。
Jiajiaforever
CMC – 兼容性
分泌物
阿拉伯胶 黄芪胶 梧桐树胶
提取物
果胶 海藻酸钠 卡拉胶
也可溶（强酸和高盐体系）
Jiajiaforever
提高取代度对CMC的影响
0.7
0.9
1.2
• 更高光泽度（牙膏） • 更顺滑的流动性 • 在低水含量产品中更好的稳定性 • 更高的盐耐受性 • 更低的触变性
Jiajiaforever
CMC – 聚合度
• 主要取决于生产工艺和纤维素的选择 • 是影响CMC粘度表现的关键 • 粘度范围可从极低至极高 • （1% 粘度从10 – 12，000 mPas）
羧甲基纤维素钠 Sodium Carboxymethyl
Cellulose
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羧甲基纤维素钠（CMC） – 性质
• 羧甲基纤维素钠是一种阴离子型水溶性纤维素衍生物； • 它可以提供广泛的粘度范围，从极低到极高；
• CMC 30-60,000 mPas （2% Brookfield粘度）
高取 代低度取 代度
• 盐含量对低 取代wenku.baidu.comCMC
的影响极大。
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CMC – pH耐受性
• CMC耐受性部分受限于pH • 在6.5-8.5之间达到最大的粘度值 • pH<3 时不溶 • pH<6时粘度下降 • pH>9时粘度稍微下降 • pH对于粘度的影响是可逆的 • 粘度降低主要取决于