Sodium carboxymethyl cellulose digunakan secara meluas dalam industri, farmaseutikal dan pengeluaran makanan. Kompaun ini dibuat berdasarkan kayu dan merupakan bahan lengai biologi, iaitu, ia tidak mengambil bahagian dalam proses fisiologi. Disebabkan sifat khas penyelesaian dengan komponen ini, adalah mungkin untuk mengawal kelikatan bahan dan parameter teknikal lain.
Penerangan
Sodium carboxymethylcellulose (CMC) ialah garam natrium asid glikolik selulosa. Nama kimia sebatian mengikut tatanama IUPAC: poly-1, 4-β-O-carboxymethyl-D-pyranosyl-D-glycopyranose sodium.
Formula empirik natrium karboksimetilselulosa teknikal: [C6H7 O2 (OH)3-x(OCH2 COONa)x] . Dalam ungkapan ini, x ialah darjah penggantian bagi kumpulan CH2-COOH, dan n ialah darjah pempolimeran.
Formula struktur ditunjukkan dalam rajah di bawah.
Properties
Dalam rupa, natrium karboksimetil selulosa teknikal ialah bahan berserbuk serbuk, berbutir halus atau tidak berbau dengan ketumpatan pukal 400–800 kg/m3.
Na-CMC mempunyai ciri-ciri berikut:
-
berat molekul sebatian – [236];
- larut dengan cepat dalam air panas dan sejuk, tidak larut dalam minyak mineral dan cecair organik;
- membentuk filem yang tahan terhadap minyak, gris dan pelarut organik;
- meningkatkan kelikatan larutan dan menjadikannya thixotropic - dengan peningkatan dalam tindakan mekanikal, penurunan rintangan aliran berlaku;
- menyerap wap air dari udara dengan telaga, jadi bahan mesti disimpan di dalam bilik kering (dalam keadaan biasa ia mengandungi 9-11% kelembapan);
- sebatian bukan toksik, tidak meletup, tetapi boleh menyala dalam keadaan berdebu (suhu penyalaan sendiri +212 °C);
- mempamerkan sifat polielektrolit anionik dalam larutan.
Apabila suhu berubah, kelikatan makmal natrium karboksimetil selulosa dalam larutan sangat berbeza. Ini adalah salah satu ciri yang paling penting bagi sebatian ini, yang menentukan skop penggunaannya. Tahap pempolimeran yang tinggi memberikan kelikatan yang tinggi dan begitu juga sebaliknya. Pada pH<6 atau lebih daripada 9, mengurangkan rintangan aliranturun dengan ketara. Oleh itu, garam ini dinasihatkan untuk digunakan dalam persekitaran neutral dan sedikit alkali. Perubahan kelikatan dalam keadaan biasa boleh diterbalikkan.
Natrium carboxymethylcellulose juga mempunyai keserasian kimia dengan banyak bahan lain (kanji, gelatin, gliserin, resin larut air, lateks). Apabila dipanaskan pada suhu melebihi 200 °C, garam terurai kepada natrium karbonat.
Faktor utama yang mempengaruhi ciri sebatian ini ialah tahap pempolimeran. Keterlarutan, kestabilan, sifat mekanikal dan hygroscopicity bergantung kepada berat molekul. Bahan dihasilkan dalam tujuh gred mengikut tahap pempolimeran dan dua gred mengikut kandungan bahan utama.
Terima
Sodium carboxymethyl cellulose telah dikeluarkan secara komersial sejak 1946. Pengeluaran CMC kini menyumbang sekurang-kurangnya 47% daripada jumlah eter selulosa.
Bahan mentah utama untuk sintesis sebatian ini ialah selulosa kayu, polimer organik yang paling biasa. Kelebihannya ialah harga yang rendah, biodegradasi, kekurangan ketoksikan dan kemudahan pemprosesan teknologi.
Sodium carboxymethyl cellulose diperoleh dengan bertindak balas selulosa alkali dengan C₂H₃ClO₂ (asid monochloroacetic) atau garam natriumnya. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, kerja sedang dijalankan untuk mencari sumber baru untuk pengekstrakan bahan mentah (rami, jerami, bijirin, jut, sisal dan lain-lain), kerana permintaan untuk bahan ini sentiasa meningkat. Mencuci digunakan untuk meningkatkan kualiti bahan.garam siap daripada kekotoran, aktifkan selulosa atau bertindak ke atasnya dengan sinaran gelombang mikro.
Sodium carboxymethyl cellulose: aplikasi industri
Disebabkan sifat istimewanya, CMC digunakan untuk tujuan berikut:
- penebalan pelbagai formulasi, gelatinisasi;
- mengikat zarah halus dalam filem cat (pembentukan filem);
- gunakan sebagai agen penahan air;
- penstabilan sifat fizikal dan kimia;
- meningkatkan kelikatan penyelesaian untuk mengagihkan ramuannya secara sama rata;
- ubah suai reologi;
- pencegahan pembekuan (lekatan zarah terampai).
Salah satu pengguna terbesar natrium karboksimetil selulosa ialah industri minyak dan gas, di mana sebatian itu digunakan untuk meningkatkan prestasi cecair penggerudian.
Bahan itu juga digunakan dalam pembuatan produk teknikal berikut:
- detergen;
- produk percetakan;
-
mortar untuk kerja-kerja kemasan pembinaan;
- pelekat, bahan saiz;
- campuran bangunan kering, simen (untuk mengelakkan keretakan);
- bahan cat;
- pelincir-penyejuk;
- medium untuk mengeras rel;
- elektrod kimpalan salutan dan lain-lain.
Sodium carboxymethyl cellulose digunakan untuk menstabilkan buih dalam memadam kebakaran, industri makanan, dalam pembuatan minyak wangi dan seramik. Juruteknik menganggarkan bahawa kompaun ini digunakan dalam lebih daripada 200 bidang kejuruteraan dan perubatan.
Salutan pelindung
Salah satu arahan yang menjanjikan ialah pengenalan zarah nano yang disintesis daripada penggantungan CMC sebagai penstabil tambahan dalam salutan kalis kakisan. Ini membolehkan anda menukar struktur polimer, meningkatkan lekatan dengan bahan asas, meningkatkan sifat fizikal dan mekanikal salutan tanpa peningkatan ketara dalam kos komposisi. Nanozarah membentuk mikrokluster, memungkinkan untuk mendapatkan komposit dengan sifat teknikal yang berharga.
Kelebihan suplemen ini juga ialah ia mesra alam dan terbiodegradasi. Pengeluarannya tidak memerlukan penggunaan pelarut organik, oleh itu, risiko pencemaran air sisa dan atmosfera berkurangan, tidak perlu menggunakan peralatan khusus dan julat suhu tinggi.
Pemakanan tambahan
Carboxymethylcellulose sodium digunakan sebagai bahan tambahan makanan (E-466) pada kepekatan tidak lebih daripada 8 g/kg. Bahan melakukan beberapa fungsi dalam produk:
- menebal;
- sifat menstabilkan;
- tahankelembapan;
- lanjutan jangka hayat;
- pemeliharaan serat makanan selepas penyahbekuan.
Selalunya sebatian ini ditambah kepada makanan segera, ais krim, kuih-muih, marmalade, jeli, keju diproses, marjerin, yogurt, ikan dalam tin.
Perubatan dan kosmetologi
Dalam industri farmaseutikal, natrium karboksimetil selulosa digunakan dalam kumpulan ubat seperti:
- titis mata, penyelesaian untuk suntikan - untuk memanjangkan kesan terapeutik;
- cengkerang tablet - untuk mengawal pembebasan bahan aktif;
- emulsi, gel dan salap - untuk menstabilkan bahan pembentuk;
- antacid - sebagai komponen penukar ion dan kompleks.
Dalam pengeluaran produk kebersihan dan kosmetik, sebatian ini digunakan sebagai sebahagian daripada ubat gigi, syampu, gel pencukur dan mandian serta krim. Fungsi utama ialah menstabilkan sifat dan memperbaiki tekstur.
Kesan kepada manusia dan haiwan
Sodium carboxymethylcellulose bersifat hypoallergenic, tidak aktif secara biologi, tidak mempunyai kesan karsinogenik dan tidak menjejaskan fungsi pembiakan organisma hidup. Penggunaan sebagai bahan tambahan makanan dalam kepekatan yang selamat tidak membawa kepada akibat negatif. Debu sebatian boleh menyebabkan kerengsaan jika ia memasuki mata dan saluran pernafasan atas (MACaerosol ialah 10 mg/m3).
Filem yang mengandungi garam natrium membebaskan bahan aktif dalam persekitaran alkali usus. Sebatian ini dikeluarkan dari tubuh manusia dan haiwan tidak berubah. Dalam badan air untuk tujuan ekonomi, bahan tersebut tergolong dalam kelas bahaya ketiga (sederhana berbahaya). MPC dalam kes ini ialah 2 mg/l.
