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纸雕灯箱:七个印着 CMC 的袋子,每个袋子透出不同的图案

CMC 等级对比:洗涤剂、造纸、陶瓷、食品、电池等怎么选

按取代度、纯度和粘度对比七个 CMC 等级:洗衣粉、造纸、陶瓷、牙膏、食品、电池和钻井 PAC,并按“应用—系列—牌号”三步选型。

作者郭建平 · 主要技术负责人

技术审核周智 · 主要质检负责人

发布于 · 更新于 · 2 分钟阅读

CMC 各等级的差别主要在三个数字:取代度(DS)、纯度和粘度。洗衣粉用的等级纯度可能只有 55–70%,食品级和电池级则要精制到 99.5% 以上。选型最快的办法是走一条决策路径:先看应用,再找对应的产品系列,最后按取代度和粘度定牌号。

这是森泰 CMC 术语系列的第 4 集,前一集讲的是如何读懂 CMC 规格书。文中数据全部来自森泰 CMC、PAC 与 CMS 产品线的牌号表。

一句话:选 CMC 等级,要看您的体系能承受什么、需要控制什么,而不是看袋子上的名称。

观看 50 秒影片

我们的纸雕影片用大约 50 秒对比七个等级。英语旁白,YouTube 上提供南非荷兰语和日语字幕。

七个等级一览

  • 洗涤剂级 CMC(洗衣粉):DS 0.4–0.6;纯度 55–70%;2% 溶液 5–600 mPa·s
  • 造纸级 CMC:DS 0.7–1.0;2% 溶液 7–600 mPa·s
  • 陶瓷级 CMC(釉料):DS ≥ 0.95;纯度 ≥ 95%;1% 溶液 400–700 mPa·s
  • 牙膏级 CMC:DS ≥ 0.95;纯度 ≥ 98%;1% 溶液 200–400 mPa·s
  • 食品级 CMC(E466):纯度 ≥ 99.5%;6 型 DS 0.75–0.90;9 型 DS ≥ 0.90
  • 电池级 CMC:纯度 ≥ 99.5%;氯化物 ≤ 0.50%;凝胶颗粒 ≤ 3–5 个 / 4 cm²
  • 钻井用 PAC:DS ≥ 0.9;滤失量 ≤ 16 mL;表观粘度 ≤ 40 mPa·s(PAC-LV)或 ≥ 50 mPa·s(PAC-HV)

选型路径:应用 → 系列 → 牌号

  1. 先明确应用。应用决定系列:洗衣粉对应洗涤剂级,釉料对应陶瓷级,负极浆料对应电池级。
  2. 看体系能容纳多少副产物盐。洗衣粉耐受度高;食品、牙膏和电池则要用精制级。
  3. 看体系里有什么。盐、酸、氟化物或硬水越多,需要的取代度越高。
  4. 最后选粘度,而且只在相同浓度、温度和粘度计下比较数值。
  5. 定牌号之前,先在您自己的配方里试样。

取代度、粘度与纯度这篇指南讲解了三个数字之间的关系。下面把这条路径用在七种应用上。

1. 洗衣粉

洗衣粉用工业级 CMC,DS 0.4–0.6,纯度 55–70%,其余是反应留下的氯化钠和羟乙酸钠。洗衣粉里本来就有硫酸钠、碳酸钠等盐类,所以这些副产物没有害处。

森泰对应的牌号是 ST-20(5–40 mPa·s)、ST-50(10–100 mPa·s)和 ST-100(100–600 mPa·s),均为 2% 溶液。比较报价时要看有效含量:60% 纯度的牌号加 1%,实际只带入约 0.6% 羧甲基纤维素钠。

液体洗涤剂不同,它用纯度 96% 以上的高纯牌号,主要起增稠作用。ST-300 为 2,500–4,500 mPa·s,ST-500 为 4,500–5,500 mPa·s,均为 1% 溶液。

2. 造纸

造纸级通常 DS 0.7–1.0,其余主要看粘度。森泰 PC 系列按 2% 溶液计为 7–600 mPa·s。

刮刀涂布剪切极高,固含量常在 60–70%,所以一般用约 7–50 mPa·s 的低粘牌号,既能保水,又不抬高高剪切粘度。表面施胶用的牌号要和胶液固含量一起选:分子量越高,成膜越强,但可施加的固含量越低。

3. 陶瓷釉料与坯体

釉料含有可溶性盐,会屏蔽 CMC 的电荷、降低粘度。取代度和纯度更高的牌号能让釉料更稳定:C-1001(DS ≥ 1.0)和 C-1002(DS ≥ 0.95),纯度都 ≥ 95%,1% 溶液粘度 400–700 mPa·s。

坯体要求较低,C-0664(DS ≥ 0.6,纯度 ≥ 60%)这类低取代度牌号更经济。丝网印花釉则用低粘、高取代度的牌号,例如 9L,1% 溶液 30–50 mPa·s。

4. 牙膏

盐、氟化物和焦磷酸盐会争夺水分并屏蔽 CMC 的电荷,可能导致液体从膏体中析出。高取代度的牌号更耐受这些成分。IH9(DS ≥ 0.95)和 IH10(DS ≥ 1.0)纯度都 ≥ 98%,1% 溶液粘度 200–400 mPa·s。

需要最高纯度时可选 500T,纯度 ≥ 99.5%,粘度 400–700 mPa·s。

5. 食品级(E466)

食品级 CMC 的添加剂编号是 E466,干基纯度至少 99.5%,氯化物不超过 0.5%。森泰食品级产品按国家标准 GB 1886.232-2016 控制。

6 型(DS 0.75–0.90)是中性食品(如冰淇淋、酱料)常用的经济型增稠剂,FH6A 的 1% 溶液粘度为 200–500 mPa·s。9 型(DS ≥ 0.90)在低 pH 下仍保持带电和可溶,因此用于稳定酸性乳饮料中的乳蛋白,pH 约 3.8–4.6。FH9A 是对应的 200–500 mPa·s 牌号,FL10A 的取代度更高,≥ 1.0。

6. 电池级

锂电池负极用的电池级 CMC 同样要求纯度至少 99.5%。氯化物控制在 0.50% 以下,因为它可能腐蚀铜集流体。凝胶也要计数,按每 4 cm² 膜计:在涂布机上,凝胶会造成针孔、划痕,还会堵塞浆料过滤器。电池级 CMC 选型指南逐项解释了这些指标。

之后按粘度选森泰 ST 系列,均为 1% 溶液。ST-1 和 ST-2 为 20–1,500 mPa·s,凝胶颗粒最少,≤ 3 个 / 4 cm²。ST-3 和 ST-4 为 1,500–2,600 mPa·s,是石墨负极的主力牌号。ST-5(2,600–3,500 mPa·s)和 ST-EH(≥ 5,000 mPa·s)以最低添加量提供最强增稠,适用于硅碳负极和薄电极设计。

7. 钻井液(PAC)

水基钻井液用聚阴离子纤维素(PAC),它是取代度 0.9 以上的羧甲基纤维素钠。关键指标是滤失量,不是纯度:森泰 PAC 按国家标准 GB/T 5005 检测,滤失量 ≤ 16 mL。API 低温滤失试验在滤纸上施加 100 psi 压力,持续 30 分钟。

PAC-LV 控制滤失且增粘很少,表观粘度 ≤ 40 mPa·s。PAC-HV 同时增粘,表观粘度 ≥ 50 mPa·s。

影片未涉及的系列

森泰还有六个产品系列,每个系列都有自己的牌号表:

下一步

打开森泰 CMC、PAC 与 CMS 全系列,并排比较各系列的牌号表。

如果不确定您的体系处在路径的哪一步,可以免费索取样品。告诉我们应用、体系成分和目标粘度,我们会推荐合适的牌号。100–300 g 样品免费提供。

常见问题

工业级 CMC 和精制级 CMC 有什么区别?+

工业级保留了反应生成的氯化钠和羟乙酸钠,纯度约 55–70%,含盐量高的洗衣粉完全可以接受。精制级经过洗涤去除这些副产物,纯度达到 96%–99.5% 甚至更高,用于液体洗涤剂、牙膏、食品和电池。

洗涤剂级 CMC 能用于食品吗?+

不能。食品用途必须选用按食品添加剂规格生产和检验的牌号,例如 JECFA 的 E466 规格或国家标准 GB 1886.232-2016。这些规格要求干基纯度至少 99.5%,并对氯化物、重金属和微生物设有限量。纯度只有 55–70% 的洗涤剂级无法达到。

电池级 CMC 为什么要求这么严?+

残留氯化物可能腐蚀锂电池负极的铜集流体,未溶解的凝胶会在涂布机上造成针孔、划痕和过滤器堵塞。因此电池级除了要求纯度至少 99.5%,还规定氯化物 ≤ 0.50%,并按每 4 cm² 膜计数凝胶颗粒。

PAC 和 CMC 是一回事吗?+

PAC 即聚阴离子纤维素,是一种高取代度的羧甲基纤维素钠,专为水基钻井液设计。从化学上说它属于 CMC 家族,但通常单独销售、单独规定指标:评价它看的是试验浆中的滤失量和表观粘度,而不是纯度。

为什么粘度相同的两个 CMC 牌号表现会不一样?+

粘度几乎反映不出取代度和纯度。两个都是 400 mPa·s 的牌号,可能因为取代度不同而耐盐、耐酸性不同,也可能因为纯度不同而有效含量不同。浓度同样重要:2% 溶液的数值不能和 1% 溶液直接比较。三个数字都要比,然后再试样。

资料来源

  1. JECFA:Sodium carboxymethyl cellulose,Compendium of Food Additive Specifications,Monograph 11(2011)
  2. 21 CFR 182.1745:羧甲基纤维素钠(GRAS),美国联邦法规电子版
  3. ASTM D1439:羧甲基纤维素钠标准试验方法
  4. GB/T 5005-2010《钻井液材料规范》(标准信息页)
  5. Du 等:Influence of molecular weight and degree of substitution of carboxymethylcellulose on the stability of acidified milk drinks,Food Hydrocolloids 23(2009)
  6. Lee 等:Effect of Carboxymethyl Cellulose on Aqueous Processing of Natural Graphite Negative Electrodes,Journal of The Electrochemical Society 152(2005)

关于作者

Guo Jianping · 郭建平

主要技术负责人

  • 28 年 CMC 研发与生产经验
  • 美国亚什兰江门 CMC 工厂工作 10 年

技术审核: 周智 · 主要质检负责人

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