Натриева карбоксиметилцелулоза (известна също като: натриева карбоксиметилцелулоза, карбоксиметилцелулоза,КМЦ, карбоксиметил целулоза, натриева карбоксиметил целулоза, натриева сол на карбоксиметил целулоза) е най-широко използваният и най-голямото количество, използвано в света днес, вид целулоза.
CMC-Na, накратко, е целулозно производно със степен на полимеризация на глюкоза 100-2000 и относителна молекулна маса 242,16. Бял влакнест или гранулиран прах. Без мирис, вкус, хигроскопичен, неразтворим в органични разтворители.
Основни свойства
1. Молекулярна структура на натриева карбоксиметилцелулоза (CMC)
За първи път е произведен в Германия през 1918 г., патентован е през 1921 г. и се появява в света. Оттогава в Европа е постигнато търговско производство. По това време е бил само суров продукт, използван като колоид и свързващо вещество. От 1936 до 1941 г. изследванията за индустриално приложение на натриевата карбоксиметилцелулоза са доста активни и са изобретени няколко вдъхновяващи патента. По време на Втората световна война Германия използва натриева карбоксиметилцелулоза в синтетични детергенти. Hercules произвежда натриева карбоксиметилцелулоза за първи път в Съединените щати през 1943 г. и произвежда рафинирана натриева карбоксиметилцелулоза през 1946 г., която е призната за безопасна хранителна добавка. Моята страна започва да го приема през 70-те години на миналия век и е широко използван през 90-те години на миналия век. Това е най-широко използваният и най-голямото количество целулоза в света днес.
Структурна формула: C6H7O2 (OH) 2OCH2COONa Молекулна формула: C8H11O7Na
Този продукт е натриева сол на целулозния карбоксиметилов етер, анионно влакно
2. Външен вид на натриева карбоксиметилцелулоза (CMC)
Този продукт е натриева сол на целулозния карбоксиметилов етер, анионен целулозен етер, бял или млечнобял влакнест прах или гранула, плътност 0,5-0,7 g/cm3, почти без мирис, без вкус, хигроскопичен. Лесно се диспергира във вода, за да образува прозрачен колоиден разтвор, и е неразтворим в органични разтворители като етанол [1]. pH на 1% воден разтвор е 6,5-8,5, когато pH > 10 или < 5, вискозитетът на клейната смес намалява значително и производителността е най-добра при pH = 7. Стабилен на нагряване, вискозитетът се повишава бързо под 20°C и се променя бавно при 45°C. Дългосрочното нагряване над 80°C може да денатурира колоидния слой и значително да намали вискозитета и производителността. Лесно се разтваря във вода и разтворът е прозрачен; много стабилен е в алкален разтвор, но лесно се хидролизира при контакт с киселина и се утаява при pH 2-3, а също така реагира с поливалентни метални соли.
Основната цел
Използва се като сгъстител в хранително-вкусовата промишленост, като носител на лекарства във фармацевтичната промишленост и като свързващо вещество и агент против повторно отлагане в ежедневната химическа промишленост. В печатарската и бояджийската промишленост се използва като защитен колоид за оразмеряващи агенти и печатарски пасти. В нефтохимическата промишленост може да се използва като компонент на флуид за фракинг при добив на нефт. [2]
Несъвместимост
Натриевата карбоксиметилцелулоза е несъвместима със силни киселинни разтвори, разтворими железни соли и някои други метали като алуминий, живак и цинк. Когато pH е по-малко от 2 и при смесване с 95% етанол, ще се образува утайка.
Натриевата карбоксиметилцелулоза може да образува коагломерати с желатин и пектин, а също така може да образува комплекси с колаген, което може да утаи някои положително заредени протеини.
занаят
Карбометилцелулозата (CMC) обикновено е анионно полимерно съединение, получено чрез реакция на естествена целулоза с каустична основа и монохлороцетна киселина, с молекулно тегло 6400 (±1 000). Основните странични продукти са натриев хлорид и натриев гликолат. CMC принадлежи към естествената модификация на целулозата. Организацията по прехрана и земеделие на ООН (FAO) и Световната здравна организация (СЗО) официално я наричат „модифицирана целулоза“.
Основните показатели за измерване на качеството на CMC са степента на заместване (DS) и чистотата. Обикновено свойствата на CMC са различни, ако DS е различен; колкото по-висока е степента на заместване, толкова по-силна е разтворимостта и толкова по-добра е прозрачността и стабилността на разтвора. Според доклади, прозрачността на CMC е по-добра, когато степента на заместване е 0,7-1,2, а вискозитетът на водния разтвор е най-голям, когато pH стойността е 6-9. За да се гарантира качеството му, освен избора на етерификационен агент, трябва да се вземат предвид и някои фактори, които влияят върху степента на заместване и чистотата, като например връзката между количеството алкални вещества и етерификационен агент, времето за етерификация, съдържанието на вода в системата, температурата, pH стойността, концентрацията на разтвора и солта и др.
статуквото
За да се реши проблемът с недостига на суровини (рафиниран памук, произведен от памучен линтер), през последните години някои научноизследователски звена в моята страна си сътрудничат с предприятия за цялостно използване на оризова слама, смлян памук (отпадъчен памук) и остатъци от тофу за успешно производство на карбонат (CMC). Производствените разходи са значително намалени, което открива нов източник на суровини за промишленото производство на CMC и реализира цялостно използване на ресурсите. От една страна, производствените разходи са намалени, а от друга страна, CMC се развива към по-висока прецизност. Изследванията и разработките на CMC се фокусират главно върху трансформацията на съществуващите производствени технологии и иновациите в производствения процес, както и върху нови CMC продукти с уникални свойства, като например „методът на разтворител-суспензия“ [3], който е успешно разработен в чужбина и е широко използван. Произвежда се нов вид модифициран CMC с висока стабилност. Благодарение на по-високата степен на заместване и по-равномерното разпределение на заместителите, той може да се използва в по-широк спектър от промишлени производствени области и сложни среди за употреба, за да отговори на по-високите изисквания на процеса. В международен план този нов вид модифицирана CMC се нарича още „полианионна целулоза (PAC, Poly anionic cellulose)“.
безопасност
Висока сигурност, ADI не се нуждае от регулации и са формулирани национални стандарти [4].
приложение
Този продукт има функциите на свързване, сгъстяване, укрепване, емулгиране, задържане на вода и суспендиране.
Приложение на CMC в храните
ФАО и СЗО одобриха употребата на чиста CMC в храните. Тя беше одобрена след много строги биологични и токсикологични изследвания и тестове. Безопасният прием (ADI) по международния стандарт е 25 mg/(kg·d), което е около 1,5 g/d на човек. Съобщава се, че някои хора не са имали токсична реакция, когато приемът достигне 10 kg. CMC е не само добър стабилизатор и сгъстител на емулгиране в хранителните приложения, но също така има отлична стабилност при замразяване и топене и може да подобри вкуса на продукта и да удължи времето за съхранение. Количеството, използвано в соево мляко, сладолед, желе, напитки и консерви, е около 1% до 1,5%. CMC може също да образува стабилна емулгирана дисперсия с оцет, соев сос, растително масло, плодов сок, сос, зеленчуков сок и др., а дозировката е от 0,2% до 0,5%. По-специално, тя има отлични емулгиращи свойства за животински и растителни масла, протеини и водни разтвори, което ѝ позволява да образува хомогенна емулсия със стабилни характеристики. Поради своята безопасност и надеждност, дозировката му не е ограничена от националния стандарт за хигиена на храните ADI. CMC непрекъснато се разработва в областта на храните, а също така са провеждани изследвания върху приложението на натриева карбоксиметилцелулоза във винопроизводството.
Употребата на CMC в медицината
Във фармацевтичната индустрия може да се използва като стабилизатор на емулсии за инжекции, свързващо вещество и филмообразуващ агент за таблетки. Някои хора са доказали, че CMC е безопасен и надежден носител на противоракови лекарства чрез основни и животински експерименти. Използвайки CMC като мембранен материал, модифицираната лекарствена форма на традиционната китайска медицина Yangyin Shengji Powder, Yangyin Shengji Membrane, може да се използва за рани от дермабразио и травматични рани. Проучвания върху животински модели показват, че филмът предотвратява инфекцията на раната и няма съществена разлика от марлените превръзки. По отношение на контролирането на ексудацията на тъканна течност от раната и бързото заздравяване на раните, този филм е значително по-добър от марлените превръзки и има ефект на намаляване на следоперативния оток и дразнене на раната. Филмовият препарат, направен от поливинилов алкохол: натриева карбоксиметилцелулоза: поликарбоксиетилен в съотношение 3:6:1, е най-добрата рецепта, като адхезията и скоростта на освобождаване са увеличени. Адхезията на препарата, времето на престой на препарата в устната кухина и ефикасността на лекарството в препарата са значително подобрени. Бупивакаинът е мощен локален анестетик, но понякога може да предизвика сериозни сърдечно-съдови странични ефекти при отравяне. Следователно, въпреки широкото използване на бупивакаин в клиничната практика, на изследванията върху превенцията и лечението на неговите токсични реакции винаги е било обръщано по-голямо внимание. Фармакологичните проучвания показват, че CIVIC, като вещество с удължено освобождаване, формулирано с разтвор на бупивакаин, може значително да намали страничните ефекти на лекарството. При PRK хирургия, използването на нискоконцентриран тетракаин и нестероидни противовъзпалителни лекарства, комбинирани с CMC, може значително да облекчи следоперативната болка. Превенцията на следоперативните перитонеални сраствания и намаляването на чревната непроходимост са едни от най-тревожните въпроси в клиничната хирургия. Проучванията показват, че CMC е значително по-добър от натриевия хиалуронат при намаляване на степента на следоперативните перитонеални сраствания и може да се използва като ефективен метод за предотвратяване на появата на перитонеални сраствания. CMC се използва при катетърна чернодробна артериална инфузия на противоракови лекарства за лечение на рак на черния дроб, което може значително да удължи времето на престой на противораковите лекарства в туморите, да подобри противотуморната сила и да подобри терапевтичния ефект. В ветеринарната медицина, CMC също има широк спектър от приложения. Съобщава се [5], че интраперитонеалното вливане на 1% разтвор на CMC при овце-майки има значителен ефект върху предотвратяването на дистокия и коремни сраствания след операция на репродуктивния тракт при добитъка.
CMC в други промишлени приложения
В детергентите, CMC може да се използва като средство против повторно отлагане на замърсявания, особено за хидрофобни тъкани от синтетични влакна, което е значително по-добро от карбоксиметил влакната.
CMC може да се използва за защита на нефтени кладенци като стабилизатор на кал и агент за задържане на вода при добив на нефт. Дозировката за всеки нефтен кладенец е 2,3 тона за плитки кладенци и 5,6 тона за дълбоки кладенци;
В текстилната промишленост се използва като оразмеряващ агент, сгъстител за печатарски и боядисващи пасти, текстилен печат и втвърдяващ финиш. Когато се използва като оразмеряващ агент, може да подобри разтворимостта и вискозитета и е лесен за размазване; като втвърдяващ агент, дозировката му е над 95%; когато се използва като оразмеряващ агент, здравината и гъвкавостта на оразмеряващия филм се подобряват значително; с регенериран копринен фиброин, композитната мембрана, съставена от карбоксиметилцелулоза, се използва като матрица за имобилизиране на глюкозооксидазата, а глюкозооксидазата и фероцен карбоксилатът се имобилизират, а полученият глюкозен биосензор има по-висока чувствителност и стабилност. Проучванията показват, че когато хомогенатът от силикагел се приготви с разтвор на CMC с концентрация около 1% (w/v), хроматографските характеристики на приготвената тънкослойна плоча са най-добри. В същото време тънкослойната плоча, покрита при оптимизирани условия, има подходяща здравина на слоя, подходяща за различни техники за вземане на проби, лесна за работа. CMC има адхезия към повечето влакна и може да подобри свързването между влакната. Стабилността на вискозитета му може да осигури равномерност на оразмеряването, като по този начин подобри ефективността на тъкането. Може да се използва и като средство за довършителни работи за текстил, особено за трайно покритие против намачкване, което води до трайни промени в тъканите.
CMC може да се използва като антиседиментационен агент, емулгатор, диспергатор, изравняващ агент и лепило за покрития. Той може да направи твърдото съдържание на покритието равномерно разпределено в разтворителя, така че покритието да не се разслоява дълго време. Също така се използва широко в бои.
Когато CMC се използва като флокулант, той е по-ефективен от натриевия глюконат при отстраняването на калциеви йони. Когато се използва като катионен обмен, обменният му капацитет може да достигне 1,6 ml/g.
CMC се използва като оразмеряващ агент за хартия в хартиената промишленост, който може значително да подобри сухата и мокра якост на хартията, както и устойчивостта на масло, абсорбцията на мастило и водоустойчивостта.
CMC се използва като хидрозол в козметиката и като сгъстител в пастата за зъби, като дозировката му е около 5%.
CMC може да се използва като флокулант, хелатиращ агент, емулгатор, сгъстител, водозадържащ агент, оразмеряващ агент, филмообразуващ материал и др., а също така се използва широко в електрониката, пестицидите, кожата, пластмасите, печата, керамиката, пастата за зъби, ежедневните химикали и други области. Поради отличните си характеристики и широката си гама от приложения, тя непрекъснато открива нови области на приложение, а пазарните перспективи са изключително широки.
Предпазни мерки
(1) Съвместимостта на този продукт със силни киселини, силни алкали и йони на тежки метали (като алуминий, цинк, живак, сребро, желязо и др.) е противопоказана.
(2) Допустимият прием на този продукт е 0-25 мг/кг·ден.
Инструкции
Смесете CMC директно с вода, за да получите пастообразно лепило за по-късна употреба. Когато конфигурирате CMC лепило, първо добавете определено количество чиста вода в дозиращия резервоар с помощта на разбъркващо устройство и когато разбъркващото устройство е включено, бавно и равномерно поръсете CMC в дозиращия резервоар, като бъркате непрекъснато, така че CMC да се интегрира напълно с водата и да може да се разтвори напълно. При разтваряне на CMC, причината, поради която тя трябва да се поръсва равномерно и да се бърка непрекъснато, е да се „предотвратят проблемите с агломерацията, агломерацията и да се намали количеството разтворена CMC, когато CMC се срещне с вода“, и да се увеличи скоростта на разтваряне на CMC. Времето за разбъркване не е същото като времето за пълно разтваряне на CMC. Това са две понятия. Най-общо казано, времето за разбъркване е много по-кратко от времето за пълно разтваряне на CMC. Времето, необходимо за двете, зависи от конкретната ситуация.
Основата за определяне на времето за разбъркване е: когатоКМЦе равномерно диспергирана във водата и няма видими големи бучки, разбъркването може да бъде спряно, което позволява на CMC и водата да проникнат и да се слеят помежду си в изправено състояние.
Основата за определяне на времето, необходимо за пълното разтваряне на CMC, е следната:
(1) CMC и водата са напълно свързани и няма разделяне между твърдо и течно състояние;
(2) Смесената паста е в еднородно състояние, а повърхността е равна и гладка;
(3) Цветът на смесената паста е близък до безцветен и прозрачен, без зърнести частици в пастата. От момента, в който CMC се постави в дозиращия резервоар и се смеси с вода, до момента, в който CMC се разтвори напълно, необходимото време е между 10 и 20 часа.
Време на публикуване: 26 април 2024 г.