Naatriumkarboksümetüültselluloos (tuntud ka kui: naatriumkarboksümetüültselluloos, karboksümetüültselluloos,CMC, Karboksümetüültselluloos, naatriumtselluloos, karboksümetüültselluloosi naatriumsool) on tänapäeval maailmas kõige laialdasemalt kasutatav ja suurimas koguses kasutatav tselluloositüüp.
Lühidalt CMC-Na on tselluloosi derivaat, mille glükoosi polümerisatsiooniaste on 100–2000 ja suhteline molekulmass 242,16. Valge kiuline või teraline pulber. Lõhnatu, maitsetu, hügroskoopne, orgaanilistes lahustites lahustumatu.
Põhiomadused
1. Naatriumkarboksümetüültselluloosi (CMC) molekulaarstruktuur
Seda tootis esmakordselt Saksamaa 1918. aastal, patenteeriti 1921. aastal ja see ilmus maailmas. Sellest ajast alates on Euroopas saavutatud kaubanduslik tootmine. Sel ajal oli see vaid toorprodukt, mida kasutati kolloidi ja sideainena. Aastatel 1936–1941 oli naatriumkarboksümetüültselluloosi tööstuslike rakenduste uurimine üsna aktiivne ja leiutati mitu inspireerivat patenti. Teise maailmasõja ajal kasutas Saksamaa naatriumkarboksümetüültselluloosi sünteetilistes pesuvahendites. Hercules valmistas naatriumkarboksümetüültselluloosi esmakordselt Ameerika Ühendriikides 1943. aastal ja tootis 1946. aastal rafineeritud naatriumkarboksümetüültselluloosi, mis tunnistati ohutuks toidulisandiks. Minu riik hakkas seda kasutusele võtma 1970. aastatel ja seda kasutati laialdaselt 1990. aastatel. See on tänapäeval maailmas kõige laialdasemalt kasutatav ja suurima koguse tselluloos.
Struktuurivalem: C6H7O2 (OH)2OCH2COONa Molekulaarvalem: C8H11O7Na
See toode on tsellulooskarboksümetüüleetri, anioonse kiu naatriumsool.
2. Naatriumkarboksümetüültselluloosi (CMC) välimus
See toode on tsellulooskarboksümetüüleetri naatriumsool, anioonne tsellulooseeter, valge või piimvalge kiuline pulber või graanulid, tihedusega 0,5–0,7 g/cm3, peaaegu lõhnatu, maitsetu, hügroskoopne. Seda on vees lihtne dispergeerida, moodustades läbipaistva kolloidlahuse, ja see ei lahustu orgaanilistes lahustites, näiteks etanoolis [1]. 1% vesilahuse pH on 6,5–8,5, kui pH on > 10 või < 5, väheneb taimeliimi viskoossus oluliselt ja parim toime on pH väärtusel 7. See on kuumuskindel, viskoossus tõuseb kiiresti alla 20 °C ja muutub aeglaselt temperatuuril 45 °C. Pikaajaline kuumutamine üle 80 °C võib kolloidi denatureerida ja viskoossust ning jõudlust oluliselt vähendada. See lahustub vees kergesti ja lahus on läbipaistev; see on aluselises lahuses väga stabiilne, kuid happega kokkupuutel hüdrolüüsub see kergesti ja sadestub pH väärtusel 2–3 ning reageerib ka polüvalentsete metallisooladega.
Peamine eesmärk
Seda kasutatakse toiduainetööstuses paksendajana, farmaatsiatööstuses ravimite kandjana ning igapäevases keemiatööstuses sideaine ja uuesti sadestumise vastase ainena. Trüki- ja värvimistööstuses kasutatakse seda kaitsekolloidina liimainete ja trükipastade jaoks. Naftakeemiatööstuses saab seda kasutada nafta eraldamise purustamisvedeliku komponendina. [2]
Kokkusobimatus
Naatriumkarboksümetüültselluloos ei sobi kokku tugevate happelahuste, lahustuvate rauasoolade ja mõnede teiste metallidega, näiteks alumiiniumi, elavhõbeda ja tsingi. Kui pH on alla 2 ja segatakse 95% etanooliga, tekib sadestumine.
Naatriumkarboksümetüültselluloos võib moodustada želatiini ja pektiiniga koaglomeraate ning samuti komplekse kollageeniga, mis võivad sadestada teatud positiivselt laetud valke.
käsitöö
CMC on tavaliselt anioonne polümeerühend, mis valmistatakse loodusliku tselluloosi reageerimisel leeliselise lahusega ja monokloroäädikhappega, molekulmassiga 6400 (±1000). Peamised kõrvalsaadused on naatriumkloriid ja naatriumglükolaat. CMC kuulub loodusliku tselluloosi modifikatsioonide hulka. ÜRO Toidu- ja Põllumajandusorganisatsioon (FAO) ning Maailma Terviseorganisatsioon (WHO) on seda ametlikult nimetanud "modifitseeritud tselluloosiks".
CMC kvaliteedi mõõtmise peamised näitajad on asendusaste (DS) ja puhtus. Üldiselt on CMC omadused erinevad, kui DS on erinev; mida kõrgem on asendusaste, seda tugevam on lahustuvus ning seda parem on lahuse läbipaistvus ja stabiilsus. Aruannete kohaselt on CMC läbipaistvus parem, kui asendusaste on 0,7–1,2, ja selle vesilahuse viskoossus on suurim, kui pH väärtus on 6–9. Kvaliteedi tagamiseks tuleb lisaks eeterdusaine valikule arvestada ka mõnede asendusastet ja puhtust mõjutavate teguritega, näiteks leelise ja eeterdusaine koguse vaheline seos, eeterdusaeg, süsteemi veesisaldus, temperatuur, pH väärtus, lahuse kontsentratsioon ja sool jne.
status quo
Toorainepuuduse (puuvillalintritest valmistatud rafineeritud puuvill) lahendamiseks on mõned minu riigi teadusüksused viimastel aastatel teinud koostööd ettevõtetega, et CMC edukaks tootmiseks kasutada riisiõlgi, jahvatatud puuvilla (puuvillajäätmed) ja kohupiimajääke. Tootmiskulud vähenevad oluliselt, mis avab CMC tööstuslikuks tootmiseks uue tooraineallika ja võimaldab ressursside igakülgset kasutamist. Ühelt poolt vähenevad tootmiskulud ja teiselt poolt areneb CMC suurema täpsuse suunas. CMC uurimine ja arendamine keskendub peamiselt olemasoleva tootmistehnoloogia ümberkujundamisele ja tootmisprotsessi uuendamisele, samuti uutele CMC toodetele, millel on ainulaadsed omadused, näiteks välismaal edukalt välja töötatud ja laialdaselt kasutatud „lahusti-suspensiooni meetod” [3]. Toodetakse uut tüüpi modifitseeritud CMC-d, millel on kõrge stabiilsus. Tänu kõrgemale asendusastmele ja asendajate ühtlasemale jaotusele saab seda kasutada laiemas valikus tööstusliku tootmise valdkondades ja keerukates kasutuskeskkondades, et täita kõrgemaid protsessinõudeid. Rahvusvaheliselt nimetatakse seda uut tüüpi modifitseeritud CMC-d ka polüanioonseks tselluloosiks (PAC, polüanioonne tselluloos)”.
ohutus
Kõrge turvalisusega, ADI ei vaja eeskirju ja on välja töötatud riiklikud standardid [4].
taotlus
Sellel tootel on sidumise, paksendamise, tugevdamise, emulgeerimise, veepeetuse ja suspensiooni funktsioonid.
CMC kasutamine toidus
FAO ja WHO on heaks kiitnud puhta CMC kasutamise toidus. See kiideti heaks pärast väga rangeid bioloogilisi ja toksikoloogilisi uuringuid ja katseid. Rahvusvahelise standardi ohutu päevane tarbimiskogus (ADI) on 25 mg/(kg·p), mis on umbes 1,5 g/p inimese kohta. On teatatud, et mõnedel inimestel ei tekkinud toksilist reaktsiooni, kui tarbimine ulatus 10 kg-ni. CMC ei ole mitte ainult hea emulgeerimisstabilisaator ja paksendaja toiduainetes, vaid sellel on ka suurepärane külmumis- ja sulamisstabiilsus ning see võib parandada toote maitset ja pikendada säilivusaega. Sojapiimas, jäätises, tarretises, jookides ja purkides kasutatav kogus on umbes 1–1,5%. CMC võib moodustada stabiilse emulgeeritud dispersiooni ka äädika, sojakastme, taimeõli, puuviljamahla, kastme, köögiviljamahla jne abil ning annus on 0,2–0,5%. Eriti hea emulgeerimisvõime on sellel loomsete ja taimsete õlide, valkude ja vesilahuste puhul, mis võimaldab moodustada stabiilse jõudlusega homogeenset emulsiooni. Tänu oma ohutusele ja usaldusväärsusele ei ole selle annust piiratud riikliku toiduhügieeni standardiga ADI. CMC-d on toiduainetetööstuses pidevalt arendatud ning on läbi viidud ka uuringuid naatriumkarboksümetüültselluloosi kasutamise kohta veinitootmises.
CMC kasutamine meditsiinis
Farmaatsiatööstuses saab seda kasutada süstemulsiooni stabilisaatorina, sideainena ja tablettide kilemoodustajana. Mõned inimesed on baas- ja loomkatsete abil tõestanud, et CMC on ohutu ja usaldusväärne vähivastaste ravimite kandja. Kasutades CMC-d membraanimaterjalina, saab traditsioonilise hiina meditsiini Yangyin Shengji pulbri, Yangyin Shengji membraani, modifitseeritud ravimvormi kasutada dermabrasiooni operatsioonihaavade ja traumaatiliste haavade korral. Loommudelite uuringud on näidanud, et kile hoiab ära haavainfektsiooni ja ei erine oluliselt marlisidemetest. Haavakoe vedeliku eritumise kontrollimise ja kiire haavade paranemise osas on see kile oluliselt parem kui marlisidemed ning sellel on postoperatiivse turse ja haavaärrituse vähendamise efekt. Polüvinüülalkoholist, naatriumkarboksümetüültselluloosist ja polükarboksüetüleenist vahekorras 3:6:1 valmistatud kilepreparaat on parim retsept ning nii adhesiooni- kui ka vabanemiskiirus on suurenenud. Preparaadi adhesioon, preparaadi viibimisaeg suuõõnes ja ravimi efektiivsus preparaadis paranevad kõik oluliselt. Bupivakaiin on võimas lokaalanesteetikum, kuid mürgistuse korral võib see mõnikord põhjustada tõsiseid kardiovaskulaarseid kõrvaltoimeid. Seetõttu, kuigi bupivakaiini kasutatakse laialdaselt kliiniliselt, on selle toksiliste reaktsioonide ennetamise ja ravi uuringutele alati pööratud suuremat tähelepanu. Farmakoloogilised uuringud on näidanud, et CIVIC kui bupivakaiini lahusega formuleeritud toimeainet prolongeeritult vabastav aine võib oluliselt vähendada ravimi kõrvaltoimeid. PRK-kirurgias võib madala kontsentratsiooniga tetrakaiini ja mittesteroidsete põletikuvastaste ravimite kasutamine koos CMC-ga oluliselt leevendada operatsioonijärgset valu. Operatsioonijärgsete kõhukelme adhesioonide ennetamine ja soolesulguse vähendamine on kliinilise kirurgia üks olulisemaid küsimusi. Uuringud on näidanud, et CMC on naatriumhüaluronaadist oluliselt parem operatsioonijärgsete kõhukelme adhesioonide astme vähendamisel ja seda saab kasutada tõhusa meetodina kõhukelme adhesioonide tekkimise ennetamiseks. CMC-d kasutatakse vähivastaste ravimite kateetri maksaarteriaalses infusioonis maksavähi raviks, mis võib oluliselt pikendada vähivastaste ravimite viibimisaega kasvajates, suurendada kasvajavastast toimet ja parandada terapeutilist toimet. Loomameditsiinis on CMC-l samuti lai kasutusala. On teatatud [5], et 1% CMC lahuse intraperitoneaalne manustamine uttedele avaldab olulist mõju düstookia ja kõhu adhesioonide ennetamisel pärast kariloomade suguelundite operatsioone.
CMC muudes tööstuslikes rakendustes
Pesuvahendites saab CMC-d kasutada mustuse taassadestumise vastase ainena, eriti hüdrofoobsete sünteetiliste kiudkangaste puhul, mis on oluliselt parem kui karboksümetüülkiud.
CMC-d saab kasutada naftapuuraukude kaitsmiseks muda stabilisaatorina ja veepeetusainena naftapuurimisel. Iga naftapuuraugu annus on madalate puuraukude puhul 2,3 t ja sügavate puuraukude puhul 5,6 t;
Tekstiilitööstuses kasutatakse seda liimainena, trükkimise ja värvimise pasta paksendajana, tekstiilitrüki ja jäigastava viimistlusena. Liimainena kasutamisel võib see parandada lahustuvust ja viskoossust ning on kergesti liimi eemaldatav; jäigastava ainena on selle annus üle 95%; liimainena kasutamisel paraneb oluliselt liimikile tugevus ja paindlikkus; regenereeritud siidfibroiiniga kasutatakse karboksümetüültselluloosist koosnevat komposiitmembraani glükoosoksüdaasi immobiliseerimiseks maatriksina ning glükoosoksüdaas ja ferrotseenkarboksülaat immobiliseeritakse ning valmistatud glükoosi biosensoril on suurem tundlikkus ja stabiilsus. Uuringud on näidanud, et kui silikageelhomogenaati valmistatakse umbes 1% (massiprotsent/mahtprotsent) kontsentratsiooniga CMC lahusega, on valmistatud õhukese kihi plaadi kromatograafiline jõudlus parim. Samal ajal on optimeeritud tingimustes kaetud õhukese kihi plaadil sobiv kihi tugevus, see sobib erinevate proovivõtutehnikate jaoks ja on hõlpsasti kasutatav. CMC-l on nakkuvus enamiku kiududega ja see võib parandada kiudude vahelist sidumist. Selle viskoossuse stabiilsus tagab ühtlase liimimise, parandades seeläbi kudumise efektiivsust. Seda saab kasutada ka tekstiilide viimistlusvahendina, eriti püsivaks kortsumisvastaseks viimistluseks, mis annab kangastele püsivaid muutusi.
CMC-d saab kasutada settevastase ainena, emulgaatorina, dispergeeriva ainena, tasandusainena ja katete liimina. See võib katte tahke aine ühtlaselt lahustis jaotada, nii et kate ei kooru pikka aega. Seda kasutatakse laialdaselt ka värvides.
Flokulandina kasutamisel on CMC kaltsiumiioonide eemaldamisel efektiivsem kui naatriumglükonaat. Katioonivahetajana kasutamisel võib selle vahetusmaht ulatuda 1,6 ml/g.
CMC-d kasutatakse paberitööstuses paberi liimimisainena, mis võib oluliselt parandada paberi kuiv- ja märgtugevust, samuti õlikindlust, tindiimavust ja veekindlust.
CMC-d kasutatakse hüdrosoolina kosmeetikas ja paksendajana hambapastas ning selle annus on umbes 5%.
CMC-d saab kasutada flokulandi, kelaativa ainena, emulgaatorina, paksendajana, vett säilitava ainena, liimimisainena, kilet moodustava materjalina jne ning seda kasutatakse laialdaselt ka elektroonikas, pestitsiidides, nahas, plastis, trükkimisel, keraamikas, hambapastas, igapäevastes kemikaalides ja muudes valdkondades ning tänu oma suurepärasele jõudlusele ja laiale kasutusalale avab see pidevalt uusi rakendusvaldkondi ja turuväljavaated on äärmiselt laiad.
Ettevaatusabinõud
(1) Selle toote kokkusobivus tugevate hapete, tugevate leelismetallide ja raskmetalliioonidega (näiteks alumiinium, tsink, elavhõbe, hõbe, raud jne) on vastunäidustatud.
(2) Selle toote lubatud päevane kogus on 0–25 mg/kg päevas.
Juhised
Sega CMC otse veega, et saada pastataoline liim hilisemaks kasutamiseks. CMC-liimi seadistamisel lisa esmalt segamisseadme abil segamispaaki teatud kogus puhast vett ja kui segamisseade on sisse lülitatud, puista CMC aeglaselt ja ühtlaselt segamispaaki, pidevalt segades, et CMC oleks veega täielikult integreeritud ja täielikult lahustunud. CMC lahustamisel tuleks seda ühtlaselt ja pidevalt segada, et "vältida aglomeratsiooni ja paakumist ning vähendada CMC lahustumise hulka CMC kokkupuutel veega" ja suurendada CMC lahustumiskiirust. Segamisaeg ei ole sama, mis CMC täieliku lahustumise aeg. Need on kaks mõistet. Üldiselt on segamisaeg palju lühem kui CMC täieliku lahustumise aeg. Nende kahe jaoks vajalik aeg sõltub konkreetsest olukorrast.
Segamisaja määramise alus on: millalCMCon vees ühtlaselt dispergeeritud ja puuduvad suured tükid, võib segamise peatada, võimaldades CMC-l ja veel imbuda ning seisvas olekus üksteisega sulanduda.
CMC täielikuks lahustumiseks vajaliku aja määramise alus on järgmine:
(1) CMC ja vesi on täielikult seotud ning nende vahel ei ole tahke-vedela faasi eraldumist;
(2) Segatud pasta on ühtlase konsistentsiga ning pind on tasane ja sile;
(3) Segatud pasta värvus on peaaegu värvitu ja läbipaistev ning pastas ei ole graanuleid. Alates CMC lisamisest segamispaaki ja veega segamisest kuni CMC täieliku lahustumiseni on vajalik aeg 10–20 tundi.
Postituse aeg: 26. aprill 2024