Carboximetil celuloza de sodiu este utilizată pe scară largă în industrie, produse farmaceutice și producția alimentară. Acest compus este fabricat pe bază de lemn și este un material biologic inert, adică nu participă la procesele fiziologice. Datorită proprietăților speciale ale soluțiilor cu această componentă, este posibilă reglarea vâscozității substanțelor și a altor parametri tehnici.
Descriere
Carboximetilceluloza de sodiu (CMC) este sarea de sodiu a acidului glicolic al celulozei. Denumirea chimică a compusului conform nomenclaturii IUPAC: poli-1, 4-β-O-carboximetil-D-piranosil-D-glicopiranoză sodică.
Formula empirică a carboximetilcelulozei de sodiu tehnic: [C6H7 O2 (OH)3-x(OCH2 COONa)x] . În această expresie, x este gradul de substituție pentru grupările CH2-COOH, iar n este gradul de polimerizare.
Formula structurală este prezentată în figura de mai jos.
Proprietăți
În aparență, carboximetil celuloza de sodiu tehnic este un material fibros sub formă de pulbere, cu granulație fină sau inodor, cu o densitate în vrac de 400–800 kg/m3.
Na-CMC are următoarele caracteristici:
-
greutatea moleculară a compusului – [236];
- se dizolvă rapid atât în apă caldă, cât și în apă rece, insolubil în uleiuri minerale și lichide organice;
- formează pelicule rezistente la uleiuri, grăsimi și solvenți organici;
- crește vâscozitatea soluțiilor și le face tixotrope - la creșterea acțiunii mecanice, apare o scădere a rezistenței la curgere;
- absoarbe bine vaporii de apă din aer, așa că substanța trebuie depozitată în încăperi uscate (în condiții normale conține 9-11% umiditate);
- Compusuleste netoxic, neexploziv, dar se poate aprinde în stare de praf (temperatura de autoaprindere +212 °C);
- prezintă proprietățile unui polielectrolit anionic în soluții.
Când temperatura se schimbă, vâscozitatea de laborator a carboximetil celulozei de sodiu în soluții variază foarte mult. Aceasta este una dintre cele mai importante caracteristici ale acestui compus, care determină domeniul de aplicare al acestuia. Un grad ridicat de polimerizare asigură o vâscozitate ridicată și invers. La pH<6 sau mai mare de 9, rezistență redusă la curgerescade semnificativ. Prin urmare, această sare este indicată să fie utilizată în medii neutre și ușor alcaline. Modificările de vâscozitate în condiții normale sunt reversibile.
Carboximetilceluloza de sodiu are și compatibilitate chimică cu multe alte substanțe (amidon, gelatină, glicerină, rășini solubile în apă, latexuri). Când este încălzită la temperaturi peste 200 °C, sarea se descompune în carbonat de sodiu.
Principalul factor care influențează caracteristicile acestui compus este gradul de polimerizare. Solubilitatea, stabilitatea, proprietățile mecanice și higroscopicitatea depind de greutatea moleculară. Substanța este produsă în șapte grade în funcție de gradul de polimerizare și două grade în funcție de conținutul substanței principale.
Primire
Carboximetilceluloza de sodiu este produsă comercial din 1946. Producția de CMC reprezintă acum cel puțin 47% din totalul eteri de celuloză.
Materia primă principală pentru sinteza acestui compus este celuloza de lemn, cel mai comun polimer organic. Avantajele sale sunt prețul scăzut, biodegradabilitatea, lipsa de toxicitate și tehnologia ușoară de procesare.
Carboximetil celuloza de sodiu este obținută prin reacția celulozei alcaline cu C₂H₃ClO₂ (acid monocloroacetic) sau sarea sa de sodiu. În ultimii ani s-a lucrat pentru găsirea de noi surse de extracție a materiilor prime (in, paie, cereale, iută, sisal și altele), întrucât cererea pentru acest material este în continuă creștere. Spălarea este utilizată pentru a îmbunătăți calitatea substanței.sarea finită din impurități, activează celuloza sau acționează asupra acesteia cu radiații de microunde.
carboximetil celuloză de sodiu: aplicații industriale
Datorită proprietăților sale speciale, CMC este utilizat în următoarele scopuri:
- îngroșarea diferitelor formulări, gelatinizare;
- legare particule fine în peliculele de vopsea (formarea peliculei);
- utilizare ca agent de reținere a apei;
- stabilizarea proprietăților fizice și chimice;
- creșterea vâscozității soluțiilor pentru a le distribui uniform ingredientele;
- modificare reologică;
- prevenirea coagulării (aderența particulelor în suspensie).
Unul dintre cei mai mari utilizatori de carboximetil celuloză de sodiu este industria petrolului și gazelor, unde compusul este utilizat pentru a îmbunătăți performanța fluidelor de foraj.
Substanța este utilizată și la fabricarea următoarelor produse tehnice:
- detergenți;
- produse de imprimare;
- mortare pentru lucrări de finisare a construcțiilor;
- adezivi, materiale de dimensionare;
- amestecuri uscate pentru constructii, ciment (pentru a preveni fisurarea);
- materiale de vopsea;
- lubrefiere-lichide de răcire;
- mediu pentru șine de întărire;
- acoperire electrozi de sudare și altele.
Carboximetilceluloza de sodiu este folosită pentru stabilizarea spumei în stingerea incendiilor, industria alimentară, la fabricarea parfumurilor și a ceramicii. Tehnicienii estimează că acest compus este utilizat în peste 200 de domenii ale ingineriei și medicinei.
Acoperiri de protecție
Una dintre direcțiile promițătoare este introducerea nanoparticulelor sintetizate din suspensii CMC ca aditivi-stabilizatori în acoperirile rezistente la coroziune. Acest lucru vă permite să schimbați structura polimerilor, să creșteți aderența cu materialul de bază, să îmbunătățiți proprietățile fizice și mecanice ale acoperirii fără o creștere semnificativă a costului compoziției. Nanoparticulele formează microclustere, făcând posibilă obținerea de compozite cu proprietăți tehnice valoroase.
Avantajul acestui supliment este, de asemenea, că este ecologic și biodegradabil. Producția sa nu necesită utilizarea solvenților organici, prin urmare, riscul de poluare a apelor uzate și a atmosferei este redus, nefiind nevoie să folosiți echipamente specializate și un interval de temperatură ridicat.
Supliment alimentar
Carboximetilceluloza de sodiu este utilizată ca aditiv alimentar (E-466) la o concentrație de cel mult 8 g/kg. Substanța îndeplinește mai multe funcții în produse:
- îngroșare;
- proprietăți de stabilizare;
- holdumiditate;
- prelungire a termenului de valabilitate;
- conservarea fibrelor alimentare după dezghețare.
Cel mai des, acest compus este adăugat la fast-food, înghețată, produse de cofetărie, marmeladă, jeleu, brânză procesată, margarină, iaurt, conserve de pește.
Medicina si cosmetologie
În industria farmaceutică, carboximetil celuloza de sodiu este utilizată în grupuri de medicamente precum:
- picături oftalmice, soluții injectabile - pentru a prelungi efectul terapeutic;
- cochilii de tablete - pentru a regla eliberarea substanței active;
- emulsii, geluri și unguente - pentru a stabiliza substanțele formatoare;
- antiacide - ca componente schimbătoare de ioni și de complexare.
În producția de produse de igienă și cosmetice, acest compus este utilizat ca parte a pastelor de dinți, șampoane, geluri de ras și de duș și creme. Funcția principală este de a stabiliza proprietățile și de a îmbunătăți textura.
Efect asupra oamenilor și animalelor
Carboximetilceluloza de sodiu este hipoalergenică, biologic inactivă, nu are efect cancerigen și nu afectează funcția de reproducere a organismelor vii. Utilizarea ca aditivi alimentari într-o concentrație sigură nu duce la consecințe negative. Praful compusului poate provoca iritații dacă intră în ochi și tractul respirator superior (MACaerosolul este de 10 mg/m3).
Filmele care conțin sare de sodiu eliberează ingredientul activ în mediul alcalin al intestinului. Compusul este excretat din corpul uman și din animale neschimbat. În corpurile de apă în scopuri economice, substanța aparține clasei a treia de pericol (periculoasă moderată). MPC în acest caz este de 2 mg/l.
