Natrijeva karboksimetil celuloza se pogosto uporablja v industriji, farmacevtskih izdelkih in proizvodnji hrane. Ta spojina je narejena na osnovi lesa in je biološko inerten material, torej ne sodeluje v fizioloških procesih. Zaradi posebnih lastnosti raztopin s to komponento je možno regulirati viskoznost snovi in druge tehnične parametre.
Opis
Natrijeva karboksimetilceluloza (CMC) je natrijeva sol celulozne glikolne kisline. Kemijsko ime spojine po nomenklaturi IUPAC: poli-1,4-β-O-karboksimetil-D-piranozil-D-glikopiranoza natrij.
Empirična formula natrijeve karboksimetilceluloze tehnična: [C6H7 O2 (OH)3-x(OCH2 COONa)x . V tem izrazu je x stopnja substitucije za skupine CH2-COOH, n pa stopnja polimerizacije.
Strukturna formula je prikazana na spodnji sliki.
Lastnosti
Po videzu je tehnična natrijeva karboksimetil celuloza praškast, drobnozrnat ali brez vonja vlaknast material z nasipno gostoto 400–800 kg/m3..
Na-CMC ima naslednje značilnosti:
-
molekulska masa spojine – [236];
- hitro se raztopi v vroči in hladni vodi, netopen v mineralnih oljih in organskih tekočinah;
- tvori filme, odporne na olja, maščobe in organska topila;
- poveča viskoznost raztopin in jih naredi tiksotropne - s povečanjem mehanskega delovanja pride do zmanjšanja pretočnega upora;
- dobro absorbira vodno paro iz zraka, zato je treba snov hraniti v suhih prostorih (v normalnih pogojih vsebuje 9-11% vlage);
- spojina ni strupena, neeksplozivna, vendar se lahko vname v prašnem stanju (temperatura samovžiga +212 °C);
- kaže lastnosti anionskega polielektrolita v raztopinah.
Ko se temperatura spremeni, se laboratorijska viskoznost natrijeve karboksimetil celuloze v raztopinah zelo razlikuje. To je ena najpomembnejših lastnosti te spojine, ki določa obseg njene uporabe. Visoka stopnja polimerizacije zagotavlja visoko viskoznost in obratno. Pri pH<6 ali več kot 9, zmanjšan pretočni uporznatno pade. Zato je to sol priporočljivo uporabljati v nevtralnih in rahlo alkalnih okoljih. Spremembe viskoznosti v normalnih pogojih so reverzibilne.
Natrijeva karboksimetilceluloza ima tudi kemično združljivost s številnimi drugimi snovmi (škrob, želatina, glicerin, vodotopne smole, lateksi). Pri segrevanju na temperature nad 200 °C se sol razgradi v natrijev karbonat.
Glavni dejavnik, ki vpliva na značilnosti te spojine, je stopnja polimerizacije. Topnost, stabilnost, mehanske lastnosti in higroskopnost so odvisne od molekulske mase. Snov se proizvaja v sedmih razredih glede na stopnjo polimerizacije in dveh razredih glede na vsebnost glavne snovi.
Prejmi
Natrijeva karboksimetilceluloza se komercialno proizvaja od leta 1946. Proizvodnja CMC zdaj predstavlja vsaj 47 % vseh celuloznih etrov.
Glavna surovina za sintezo te spojine je lesna celuloza, najpogostejši organski polimer. Njegove prednosti so nizka cena, biorazgradljivost, pomanjkanje strupenosti in enostavna tehnologija obdelave.
Natrijeva karboksimetilceluloza se pridobi z reakcijo alkalne celuloze s C₂H₃ClO₂ (monokloroocetno kislino) ali njeno natrijevo soljo. V zadnjih letih poteka delo na iskanju novih virov za pridobivanje surovin (lan, slama, žita, juta, sisal in drugo), saj povpraševanje po tem materialu nenehno narašča. Pranje se uporablja za izboljšanje kakovosti snovi.končno sol iz nečistoč, aktivirajte celulozo ali nanjo delujete z mikrovalovnim sevanjem.
Natrijeva karboksimetil celuloza: industrijske aplikacije
Zaradi svojih posebnih lastnosti se CMC uporablja za naslednje namene:
- zgoščevanje različnih formulacij, želatinizacija;
- vezovanje finih delcev v barvnih filmih (tvorba filma);
- uporabite kot sredstvo za zadrževanje vode;
- stabilizacija fizikalnih in kemijskih lastnosti;
- povečanje viskoznosti raztopin za enakomerno porazdelitev sestavin;
- reološka modifikacija;
- preprečevanje koagulacije (adhezije suspendiranih delcev).
Eden največjih uporabnikov natrijeve karboksimetil celuloze je naftna in plinska industrija, kjer se spojina uporablja za izboljšanje učinkovitosti vrtalnih tekočin.
Snov se uporablja tudi pri izdelavi naslednjih tehničnih izdelkov:
- detergenti;
- tiskarski izdelki;
- m alte za zaključna gradbena dela;
- lepila, materiali za določanje velikosti;
- suhe gradbene mešanice, cement (za preprečevanje razpok);
- barvni materiali;
- podmazovanje-hladilne tekočine;
- sredstvo za utrjevanje tirnic;
- varilne elektrode za prevleko in drugo.
Natrijeva karboksimetil celuloza se uporablja za stabilizacijo pene v gasilstvu, živilski industriji, pri proizvodnji parfumov in keramike. Tehniki ocenjujejo, da se ta spojina uporablja na več kot 200 področjih tehnike in medicine.
Zaščitni premazi
Ena izmed obetavnih smeri je uvedba nanodelcev, sintetiziranih iz suspenzij CMC, kot dodatkov-stabilizatorjev v korozijsko odporne premaze. To vam omogoča, da spremenite strukturo polimerov, povečate oprijem z osnovnim materialom, izboljšate fizikalne in mehanske lastnosti prevleke brez znatnega povečanja stroškov sestave. Nanodelci tvorijo mikroskupine, kar omogoča pridobivanje kompozitov z dragocenimi tehničnimi lastnostmi.
Prednost tega dodatka je tudi v tem, da je okolju prijazen in biološko razgradljiv. Njegova proizvodnja ne zahteva uporabe organskih topil, zato se zmanjša tveganje onesnaženja odpadne vode in ozračja, ni potrebe po uporabi specializirane opreme in visoke temperature.
prehransko dopolnilo
Natrijeva karboksimetilceluloza se uporablja kot aditiv za živila (E-466) v koncentraciji največ 8 g/kg. Snov opravlja več funkcij v izdelkih:
- zgostitev;
- stabilizacijske lastnosti;
- zadrživlaga;
- podaljšanje roka uporabnosti;
- ohranjanje prehranskih vlaknin po odmrzovanju.
Najpogosteje se ta spojina dodaja hitri hrani, sladoledu, slaščicam, marmeladi, želeju, topljenemu siru, margarini, jogurtu, ribjim konzervam.
Medicina in kozmetologija
V farmacevtski industriji se natrijeva karboksimetilceluloza uporablja v skupinah zdravil, kot so:
- kapljice za oko, raztopine za injekcije - za podaljšanje terapevtskega učinka;
- telesne lupine - za uravnavanje sproščanja učinkovine;
- emulzije, geli in mazila - za stabilizacijo formativnih snovi;
- antacidi - kot komponente za ionsko izmenjavo in kompleksiranje.
Pri proizvodnji higienskih in kozmetičnih izdelkov se ta spojina uporablja kot del zobnih past, šamponov, gelov za britje in prhanje ter krem. Glavna funkcija je stabilizirati lastnosti in izboljšati teksturo.
Učinek na ljudi in živali
Natrijeva karboksimetilceluloza je hipoalergena, biološko neaktivna, nima kancerogenega učinka in ne vpliva na reproduktivno funkcijo živih organizmov. Uporaba kot aditiv za živila v varni koncentraciji ne vodi do negativnih posledic. Prah spojine lahko povzroči draženje, če pride v oči in zgornja dihala (MACaerosol je 10 mg/m3).
Filmi, ki vsebujejo natrijevo sol, sproščajo aktivno sestavino v alkalnem okolju črevesja. Spojina se iz človeškega telesa in živali izloči nespremenjena. V vodnih telesih za gospodarske namene spada snov v tretji razred nevarnosti (zmerno nevarna). MPC v tem primeru je 2 mg/l.
