Sodná sůl karboxymethylcelulózy (také známá jako: sodná sůl karboxymethylcelulózy, karboxymethylcelulóza,CMC, karboxymethylcelulóza sodná, sodná sůl karboxymethylcelulózy) je v současnosti nejrozšířenějším a nejvíce používaným typem celulózy na světě.
Zkráceně CMC-Na je derivát celulózy se stupněm polymerace glukózy 100-2000 a relativní molekulovou hmotností 242,16. Bílý vláknitý nebo zrnitý prášek. Bez zápachu, chuti, hygroskopický, nerozpustný v organických rozpouštědlech.
Základní vlastnosti
1. Molekulární struktura sodné soli karboxymethylcelulózy (CMC)
Poprvé byla vyrobena v Německu v roce 1918 a patentována v roce 1921 a objevila se ve světě. Od té doby byla v Evropě dosažena komerční výroba. V té době se jednalo pouze o surový produkt používaný jako koloid a pojivo. V letech 1936 až 1941 probíhal výzkum průmyslového využití sodné soli karboxymethylcelulózy poměrně aktivní a bylo vynalezeno několik inspirativních patentů. Během druhé světové války Německo používalo sodnou sůl karboxymethylcelulózy v syntetických detergentech. Společnost Hercules poprvé vyrobila sodnou sůl karboxymethylcelulózy ve Spojených státech v roce 1943 a v roce 1946 vyrobila rafinovanou sodnou sůl karboxymethylcelulózy, která byla uznána jako bezpečná potravinářská přísada. Naše země ji začala zavádět v 70. letech 20. století a široce se používala v 90. letech 20. století. V dnešní době je to nejrozšířenější a největší množství celulózy na světě.
Strukturní vzorec: C6H7O2 (OH)2OCH2COONa Molekulární vzorec: C8H11O7Na
Tento produkt je sodná sůl karboxymethyletheru celulózy, aniontového vlákna
2. Vzhled sodné soli karboxymethylcelulózy (CMC)
Tento produkt je sodná sůl karboxymethyletheru celulózy, aniontový ether celulózy, bílý nebo mléčně bílý vláknitý prášek nebo granulát, hustota 0,5-0,7 g/cm3, téměř bez zápachu, bez chuti, hygroskopický. Snadno se disperguje ve vodě za vzniku průhledného koloidního roztoku a je nerozpustný v organických rozpouštědlech, jako je ethanol [1]. pH 1% vodného roztoku je 6,5-8,5, při pH > 10 nebo < 5 se viskozita slizu výrazně snižuje a nejlepší výkon je dosažen při pH = 7. Je stabilní vůči teplu, viskozita rychle stoupá pod 20 °C a pomalu se mění při 45 °C. Dlouhodobé zahřívání nad 80 °C může denaturovat koloid a výrazně snížit viskozitu a výkon. Je snadno rozpustný ve vodě a roztok je průhledný; je velmi stabilní v alkalickém roztoku, ale snadno se hydrolyzuje při styku s kyselinou a sráží se při pH 2-3 a reaguje také s polyvalentními kovovými solemi.
Hlavní účel
Používá se jako zahušťovadlo v potravinářském průmyslu, jako nosič léčiv ve farmaceutickém průmyslu a jako pojivo a činidlo proti opětovnému usazování v běžném chemickém průmyslu. V polygrafickém a barvicím průmyslu se používá jako ochranný koloid pro klížidla a tiskařské pasty. V petrochemickém průmyslu se může používat jako složka štěpící kapaliny pro těžbu ropy. [2]
Nekompatibilita
Sodná sůl karboxymethylcelulózy je neslučitelná se silnými kyselými roztoky, rozpustnými solemi železa a některými dalšími kovy, jako je hliník, rtuť a zinek. Pokud je pH nižší než 2 a po smíchání s 95% ethanolem dochází ke srážení.
Sodná sůl karboxymethylcelulózy může tvořit koaglomeráty s želatinou a pektinem a také může tvořit komplexy s kolagenem, což může srážet určité kladně nabité proteiny.
řemeslo
CMC je obvykle aniontová polymerní sloučenina připravená reakcí přírodní celulózy s hydroxidem alkalickým a kyselinou monochloroctovou s molekulovou hmotností 6400 (±1 000). Hlavními vedlejšími produkty jsou chlorid sodný a glykolát sodný. CMC patří mezi modifikované přírodní celulózy. Organizace OSN pro výživu a zemědělství (FAO) a Světová zdravotnická organizace (WHO) ji oficiálně nazývají „modifikovaná celulóza“.
Hlavními ukazateli pro měření kvality CMC jsou stupeň substituce (DS) a čistota. Vlastnosti CMC se obecně liší v závislosti na stupni substituce; čím vyšší je stupeň substituce, tím silnější je rozpustnost a tím lepší je průhlednost a stabilita roztoku. Podle zpráv je průhlednost CMC lepší, když je stupeň substituce 0,7–1,2, a viskozita vodného roztoku je největší při hodnotě pH 6–9. Aby byla zajištěna její kvalita, je třeba kromě výběru éterifikačního činidla zvážit i některé faktory, které ovlivňují stupeň substituce a čistotu, jako je vztah mezi množstvím alkálie a éterifikačního činidla, doba éterifikace, obsah vody v systému, teplota, hodnota pH, koncentrace roztoku a solí atd.
status quo
Aby se vyřešil nedostatek surovin (rafinované bavlny vyrobené z bavlněného linteru), v posledních letech některé vědeckovýzkumné jednotky v mé zemi spolupracují s podniky na komplexním využití rýžové slámy, mleté bavlny (odpadní bavlny) a sýřeniny k úspěšné výrobě CMC. Výrobní náklady se výrazně snižují, což otevírá nový zdroj surovin pro průmyslovou výrobu CMC a dosahuje komplexního využití zdrojů. Na jedné straně se snižují výrobní náklady a na druhé straně se CMC vyvíjí směrem k vyšší přesnosti. Výzkum a vývoj CMC se zaměřuje především na transformaci stávajících výrobních technologií a inovace výrobních procesů, jakož i na nové produkty CMC s jedinečnými vlastnostmi, jako je například proces „solvent-slurry method“ [3], který byl úspěšně vyvinut v zahraničí a široce používán. Vzniká nový typ modifikované CMC s vysokou stabilitou. Díky vyššímu stupni substituce a rovnoměrnějšímu rozložení substituentů může být použit v širší škále průmyslových výrobních oblastí a komplexních prostředích pro splnění vyšších procesních požadavků. Mezinárodně se tento nový typ modifikované CMC nazývá také „polyaniontová celulóza (PAC, Polyanionic cellulose)“.
bezpečnost
Vysoká bezpečnost, ADI nepotřebuje žádné předpisy a byly formulovány národní normy [4].
aplikace
Tento produkt má funkce pojiva, zahušťování, zpevňování, emulgace, zadržování vody a suspendace.
Aplikace CMC v potravinách
FAO a WHO schválily použití čisté CMC v potravinách. Schválení bylo provedeno po velmi přísném biologickém a toxikologickém výzkumu a testech. Bezpečný příjem (ADI) podle mezinárodního standardu je 25 mg/(kg·d), což je přibližně 1,5 g/d na osobu. Bylo hlášeno, že někteří lidé neměli žádnou toxickou reakci, když příjem dosáhl 10 kg. CMC je nejen dobrým stabilizátorem emulgací a zahušťovadlem v potravinářských aplikacích, ale má také vynikající stabilitu při mrazení a tání a může zlepšit chuť produktu a prodloužit dobu skladování. Množství používané v sójovém mléce, zmrzlině, želé, nápojích a plechovkách je přibližně 1 % až 1,5 %. CMC může také tvořit stabilní emulgovanou disperzi s octem, sójovou omáčkou, rostlinným olejem, ovocnou šťávou, omáčkou, zeleninovou šťávou atd. a dávkování je 0,2 % až 0,5 %. Má zejména vynikající emulgační vlastnosti pro živočišné a rostlinné oleje, bílkoviny a vodné roztoky, což jí umožňuje tvořit homogenní emulzi se stabilním výkonem. Vzhledem ke své bezpečnosti a spolehlivosti není jeho dávkování omezeno národní normou pro hygienu potravin ADI. CMC je v potravinářství neustále vyvíjena a provádí se také výzkum aplikace sodné soli karboxymethylcelulózy při výrobě vína.
Použití CMC v medicíně
Ve farmaceutickém průmyslu se může používat jako stabilizátor emulzí pro injekce, pojivo a filmotvorná látka pro tablety. Někteří lidé prokázali, že CMC je bezpečný a spolehlivý nosič protinádorových léčiv prostřednictvím základních i zvířecích experimentů. Použitím CMC jako membránového materiálu lze modifikovanou lékovou formu tradiční čínské medicíny Yangyin Shengji Powder, Yangyin Shengji Membrane, použít na dermabrazní operační rány a traumatické rány. Studie na zvířecích modelech ukázaly, že film zabraňuje infekci rány a nemá žádný významný rozdíl oproti gázovým obvazům. Pokud jde o kontrolu exsudace tkáňové tekutiny z rány a rychlé hojení ran, je tento film výrazně lepší než gázové obvazy a má za následek snížení pooperačního otoku a podráždění rány. Nejlepším předpisem je filmový přípravek vyrobený z polyvinylalkoholu: sodné soli karboxymethylcelulózy: polykarboxyethylenu v poměru 3:6:1 a zvyšuje se adheze i rychlost uvolňování. Výrazně se zlepšuje adheze přípravku, doba setrvání přípravku v ústní dutině a účinnost léčiva v přípravku. Bupivakain je silné lokální anestetikum, ale při otravě může někdy vyvolat závažné kardiovaskulární vedlejší účinky. Proto, ačkoli je bupivakain široce používán v klinické praxi, je výzkumu prevence a léčby jeho toxických reakcí vždy věnována větší pozornost. Farmakologické studie ukázaly, že CIVIC jako látka s prodlouženým uvolňováním formulovaná s roztokem bupivakainu může významně snížit vedlejší účinky léku. V PRK chirurgii může použití nízkokoncentrovaného tetrakainu a nesteroidních protizánětlivých léků v kombinaci s CMC významně zmírnit pooperační bolest. Prevence pooperačních peritoneálních adhezí a snížení střevní obstrukce jsou jedním z nejproblematičtějších problémů v klinické chirurgii. Studie ukázaly, že CMC je výrazně lepší než hyaluronát sodný ve snižování stupně pooperačních peritoneálních adhezí a může být použit jako účinná metoda k prevenci vzniku peritoneálních adhezí. CMC se používá při katetrové jaterní arteriální infuzi protinádorových léků k léčbě rakoviny jater, což může významně prodloužit dobu setrvání protinádorových léků v nádorech, zvýšit protinádorovou sílu a zlepšit terapeutický účinek. Ve veterinární medicíně má CMC také širokou škálu využití. Bylo publikováno [5], že intraperitoneální instilace 1% roztoku CMC ovcím má významný vliv na prevenci dystokie a břišních srůstů po operaci reprodukčního traktu hospodářských zvířat.
CMC v dalších průmyslových aplikacích
V detergentech lze CMC použít jako činidlo proti opětovnému usazování nečistot, zejména u hydrofobních syntetických vláken, což je výrazně lepší než karboxymethylová vlákna.
CMC lze použít k ochraně ropných vrtů jako stabilizátor kalu a činidlo pro zadržování vody při těžbě ropy. Dávkování pro každý ropný vrt je 2,3 t pro mělké vrty a 5,6 t pro hluboké vrty;
V textilním průmyslu se používá jako klížidlo, zahušťovadlo pro tiskařské a barvicí pasty, textilní potisk a zpevňující konečnou úpravu. Při použití jako klížidlo může zlepšit rozpustnost a viskozitu a snadno se odšlichtuje; jako zpevňující činidlo je jeho dávkování vyšší než 95 %; při použití jako klížidlo se výrazně zlepšuje pevnost a flexibilita klížicí fólie; s regenerovaným hedvábným fibroinem se jako matrice pro imobilizaci glukózooxidázy používá kompozitní membrána složená z karboxymethylcelulózy, která imobilizuje glukózooxidázu a ferrocenkarboxylát a vyrobený glukózový biosenzor má vyšší citlivost a stabilitu. Studie ukázaly, že když se homogenát silikagelu připraví s roztokem CMC s koncentrací přibližně 1 % (hmotnost/objem), chromatografický výkon připravené tenkovrstvé desky je nejlepší. Zároveň má tenkovrstvá deska potažená za optimalizovaných podmínek vhodnou pevnost vrstvy, vhodnou pro různé techniky vzorkování a snadno se s ní pracuje. CMC má přilnavost k většině vláken a může zlepšit vazbu mezi vlákny. Stabilita jeho viskozity může zajistit rovnoměrnost šlichtování, čímž se zlepší účinnost tkaní. Lze jej také použít jako konečnou úpravu textilií, zejména pro trvalou úpravu proti vráskám, která přináší tkaninám trvalé změny.
CMC lze použít jako antisedimentační činidlo, emulgátor, dispergační činidlo, vyrovnávací činidlo a lepidlo pro nátěry. Dokáže rovnoměrně rozložit pevné látky v nátěru v rozpouštědle, takže se nátěr dlouhodobě nerozkládá. Je také široce používán v barvách.
Pokud se CMC používá jako flokulant, je při odstraňování vápenatých iontů účinnější než glukonát sodný. Při použití jako kationtové výměnné činidlo může jeho výměnná kapacita dosáhnout 1,6 ml/g.
CMC se v papírenském průmyslu používá jako klížidlo pro papír, které může výrazně zlepšit pevnost papíru za sucha i za mokra, stejně jako odolnost proti olejům, absorpci inkoustu a voděodolnost.
CMC se používá jako hydrosol v kosmetice a jako zahušťovadlo v zubních pastách a její dávkování je asi 5 %.
CMC lze použít jako flokulant, chelatační činidlo, emulgátor, zahušťovadlo, činidlo zadržující vodu, klížidlo, filmotvorný materiál atd. A je také široce používána v elektronice, pesticidech, kůži, plastech, tisku, keramice, zubních pastách, denních chemikáliích a dalších oblastech. Díky svému vynikajícímu výkonu a širokému spektru použití neustále otevírá nové oblasti použití a tržní vyhlídky jsou extrémně široké.
Opatření
(1) Kompatibilita tohoto produktu se silnými kyselinami, silnými zásadami a ionty těžkých kovů (jako je hliník, zinek, rtuť, stříbro, železo atd.) je kontraindikována.
(2) Přípustný příjem tohoto produktu je 0–25 mg/kg·den.
Instrukce
Smíchejte CMC přímo s vodou, abyste získali pastovité lepidlo pro pozdější použití. Při konfiguraci lepidla CMC nejprve přidejte do dávkovací nádrže pomocí míchadla určité množství čisté vody a po zapnutí míchadla pomalu a rovnoměrně nasypte CMC do dávkovací nádrže za stálého míchání, aby se CMC plně integrovala s vodou a mohla se zcela rozpustit. Důvodem, proč by se CMC měla rovnoměrně nasypat a neustále míchat, je „zabránění problémům s aglomerací, shlukováním a snížení množství rozpuštěné CMC při setkání CMC s vodou“ a zvýšení rychlosti rozpouštění CMC. Doba míchání není stejná jako doba potřebná k úplnému rozpuštění CMC. Jsou to dva pojmy. Obecně řečeno, doba míchání je mnohem kratší než doba potřebná k úplnému rozpuštění CMC. Doba potřebná pro oba pojmy závisí na konkrétní situaci.
Základem pro stanovení doby míchání je: kdyCMCje rovnoměrně rozptýlen ve vodě a nejsou zde žádné zjevné velké hrudky, míchání lze zastavit, což umožní CMC a vodě proniknout a sloučit se ve stojatém stavu.
Základ pro určení doby potřebné k úplnému rozpuštění CMC je následující:
(1) CMC a voda jsou kompletně vázány a nedochází k oddělení pevné látky od kapaliny;
(2) Smíchaná pasta je v jednotném stavu a povrch je rovný a hladký;
(3) Barva smíchané pasty je téměř bezbarvá a průhledná a neobsahuje žádné zrnité částice. Od okamžiku, kdy je CMC vložena do dávkovací nádrže a smíchána s vodou, až do okamžiku, kdy se CMC zcela rozpustí, je potřebná doba 10 až 20 hodin.
Čas zveřejnění: 26. dubna 2024