سدیم کربوکسی متیل سلولز (همچنین به عنوان: سدیم کربوکسی متیل سلولز، کربوکسی متیل سلولز شناخته میشود)سی ام سیکربوکسی متیل، سدیم سلولز، نمک سدیم کابوکسی متیل سلولز) پرکاربردترین و بیشترین مقدار استفاده شده در انواع سلولز امروزی در جهان است.
CMC-Na به اختصار، یک مشتق سلولز با درجه پلیمریزاسیون گلوکز 100-2000 و جرم مولکولی نسبی 242.16 است. پودر فیبری یا دانهای سفید. بیبو، بیمزه، بیمزه، جاذب رطوبت، نامحلول در حلالهای آلی.
خواص اساسی
۱. ساختار مولکولی سدیم کربوکسی متیل سلولز (CMC)
این ماده اولین بار توسط آلمان در سال ۱۹۱۸ تولید شد و در سال ۱۹۲۱ ثبت اختراع شد و در جهان ظاهر شد. از آن زمان تولید تجاری آن در اروپا محقق شده است. در آن زمان، این ماده فقط محصول خام بود که به عنوان کلوئید و چسب استفاده میشد. از سال ۱۹۳۶ تا ۱۹۴۱، تحقیقات کاربردی صنعتی سدیم کربوکسی متیل سلولز کاملاً فعال بود و چندین اختراع الهامبخش ثبت شد. در طول جنگ جهانی دوم، آلمان از سدیم کربوکسی متیل سلولز در مواد شوینده مصنوعی استفاده کرد. هرکولس برای اولین بار در سال ۱۹۴۳ در ایالات متحده سدیم کربوکسی متیل سلولز را تولید کرد و در سال ۱۹۴۶ سدیم کربوکسی متیل سلولز تصفیه شده را تولید کرد که به عنوان یک افزودنی غذایی ایمن شناخته شد. کشور من در دهه ۱۹۷۰ شروع به استفاده از آن کرد و در دهه ۱۹۹۰ به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفت. امروزه این ماده پرکاربردترین و بیشترین مقدار سلولز در جهان است.
فرمول ساختاری: C6H7O2 (OH) 2OCH2COONa فرمول مولکولی: C8H11O7Na
این محصول نمک سدیم سلولز کربوکسی متیل اتر، یک فیبر آنیونی است.
۲. ظاهر سدیم کربوکسی متیل سلولز (CMC)
این محصول نمک سدیم سلولز کربوکسی متیل اتر، یک اتر سلولز آنیونی، پودر یا گرانول فیبری سفید یا شیری رنگ، چگالی 0.5-0.7 گرم بر سانتیمتر مکعب، تقریباً بیبو، بیمزه و جاذب رطوبت است. به راحتی در آب پراکنده میشود و یک محلول کلوئیدی شفاف تشکیل میدهد و در حلالهای آلی مانند اتانول نامحلول است [1]. pH محلول آبی 1٪، 6.5-8.5 است، وقتی pH>10 یا <5 باشد، ویسکوزیته موسیلاژ به طور قابل توجهی کاهش مییابد و وقتی pH=7 باشد، بهترین عملکرد را دارد. در برابر حرارت پایدار است، ویسکوزیته به سرعت در زیر 20 درجه سانتیگراد افزایش مییابد و در 45 درجه سانتیگراد به آرامی تغییر میکند. گرمایش طولانی مدت بالای 80 درجه سانتیگراد میتواند کلوئید را دناتوره کند و ویسکوزیته و عملکرد را به طور قابل توجهی کاهش دهد. به راحتی در آب حل میشود و محلول شفاف است. در محلول قلیایی بسیار پایدار است، اما در مواجهه با اسید به راحتی هیدرولیز میشود و وقتی مقدار pH 2-3 باشد، رسوب میکند و همچنین با نمکهای فلزی چند ظرفیتی واکنش نشان میدهد.
هدف اصلی
این ماده به عنوان غلیظ کننده در صنایع غذایی، به عنوان حامل دارو در صنعت داروسازی و به عنوان چسب و عامل ضد رسوب مجدد در صنایع شیمیایی روزانه استفاده میشود. در صنعت چاپ و رنگرزی، به عنوان یک کلوئید محافظ برای عوامل آهاردهی و خمیرهای چاپ استفاده میشود. در صنعت پتروشیمی، میتوان از آن به عنوان جزئی از سیال شکست هیدرولیکی بازیابی نفت استفاده کرد. [2]
ناسازگاری
کربوکسی متیل سلولز سدیم با محلولهای اسید قوی، نمکهای آهن محلول و برخی فلزات دیگر مانند آلومینیوم، جیوه و روی ناسازگار است. هنگامی که pH کمتر از 2 باشد و با اتانول 95٪ مخلوط شود، رسوب رخ میدهد.
کربوکسی متیل سلولز سدیم میتواند با ژلاتین و پکتین تشکیل کوآگلومر بدهد و همچنین میتواند با کلاژن کمپلکس تشکیل دهد که میتواند پروتئینهای با بار مثبت خاصی را رسوب دهد.
صنایع دستی
سیامسی معمولاً یک ترکیب پلیمری آنیونی است که با واکنش سلولز طبیعی با قلیای سوزآور و مونوکلرواستیک اسید با وزن مولکولی ۶۴۰۰ (±۱۰۰۰) تهیه میشود. محصولات جانبی اصلی آن کلرید سدیم و گلیکولات سدیم هستند. سیامسی متعلق به اصلاح سلولز طبیعی است. سازمان غذا و کشاورزی سازمان ملل متحد (FAO) و سازمان بهداشت جهانی (WHO) رسماً آن را "سلولز اصلاحشده" نامیدهاند.
شاخصهای اصلی برای اندازهگیری کیفیت CMC، درجه جانشینی (DS) و خلوص هستند. بهطورکلی، اگر DS متفاوت باشد، خواص CMC متفاوت است. هرچه درجه جانشینی بالاتر باشد، حلالیت قویتر و شفافیت و پایداری محلول بهتر است. طبق گزارشها، شفافیت CMC زمانی بهتر است که درجه جانشینی 0.7-1.2 باشد و ویسکوزیته محلول آبی آن زمانی که مقدار pH بین 6-9 باشد، بیشترین مقدار را دارد. برای اطمینان از کیفیت آن، علاوه بر انتخاب عامل اتریسازی، برخی از عواملی که بر درجه جانشینی و خلوص تأثیر میگذارند نیز باید در نظر گرفته شوند، مانند رابطه بین مقدار قلیا و عامل اتریسازی، زمان اتریسازی، میزان آب در سیستم، دما، مقدار pH، غلظت محلول و نمک و غیره.
وضع موجود
به منظور حل کمبود مواد اولیه (پنبه تصفیه شده ساخته شده از الیاف پنبه)، در سالهای اخیر، برخی از واحدهای تحقیقاتی علمی در کشور من با شرکتها همکاری کردهاند تا به طور جامع از کاه برنج، پنبه آسیاب شده (ضایعات پنبه) و تفالههای لوبیا برای تولید موفقیتآمیز CMC استفاده کنند. هزینه تولید به میزان زیادی کاهش مییابد که منبع جدیدی از مواد اولیه را برای تولید صنعتی CMC ایجاد میکند و استفاده جامع از منابع را محقق میسازد. از یک سو، هزینه تولید کاهش مییابد و از سوی دیگر، CMC به سمت دقت بالاتر در حال توسعه است. تحقیق و توسعه CMC عمدتاً بر تحول فناوری تولید موجود و نوآوری در فرآیند تولید و همچنین محصولات جدید CMC با خواص منحصر به فرد، مانند فرآیند "روش دوغاب حلال" [3] که با موفقیت در خارج از کشور توسعه یافته و به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته است، متمرکز است. نوع جدیدی از CMC اصلاح شده با پایداری بالا تولید میشود. به دلیل درجه بالاتر جایگزینی و توزیع یکنواختتر جایگزینها، میتوان از آن در طیف وسیعتری از زمینههای تولید صنعتی و محیطهای کاربردی پیچیده برای برآورده کردن نیازهای فرآیندی بالاتر استفاده کرد. در سطح بینالمللی، این نوع جدید CMC اصلاحشده، «سلولز پلیآنیونیک (PAC، پلی آنیون سلولز)» نیز نامیده میشود.
ایمنی
امنیت بالا، ADI نیازی به مقررات ندارد و استانداردهای ملی برای آن تدوین شده است [4].
کاربرد
این محصول دارای عملکردهای اتصال، غلیظکننده، تقویتکننده، امولسیونکننده، احتباس آب و سوسپانسیون است.
کاربرد سی ام سی در صنایع غذایی
سازمان خواربار و کشاورزی ملل متحد (FAO) و سازمان بهداشت جهانی (WHO) استفاده از CMC خالص در مواد غذایی را تأیید کردهاند. این ماده پس از تحقیقات و آزمایشهای بسیار دقیق بیولوژیکی و سمشناسی تأیید شده است. میزان مصرف ایمن (ADI) طبق استاندارد بینالمللی 25 میلیگرم در کیلوگرم در روز است که حدود 1.5 گرم در روز برای هر نفر است. گزارش شده است که برخی از افراد وقتی میزان مصرف به 10 کیلوگرم رسید، هیچ واکنش سمی نشان ندادند. CMC نه تنها یک تثبیتکننده و غلیظکننده امولسیون خوب در کاربردهای غذایی است، بلکه از پایداری انجماد و ذوب عالی نیز برخوردار است و میتواند طعم محصول را بهبود بخشد و مدت زمان نگهداری را افزایش دهد. مقدار استفاده شده در شیر سویا، بستنی، بستنی یخی، ژله، نوشیدنیها و قوطیها حدود 1 تا 1.5 درصد است. CMC همچنین میتواند با سرکه، سس سویا، روغن نباتی، آب میوه، سس گوشت، آب سبزیجات و غیره یک پراکندگی امولسیون پایدار تشکیل دهد و دوز مصرفی آن 0.2 تا 0.5 درصد است. به ویژه، عملکرد امولسیونکنندگی عالی برای روغنهای حیوانی و گیاهی، پروتئینها و محلولهای آبی دارد و آن را قادر میسازد تا امولسیونی همگن با عملکرد پایدار تشکیل دهد. به دلیل ایمنی و قابلیت اطمینان، دوز مصرفی آن توسط استاندارد ملی بهداشت مواد غذایی ADI محدود نمیشود. CMC به طور مداوم در زمینه مواد غذایی توسعه یافته است و تحقیقاتی در مورد کاربرد سدیم کربوکسی متیل سلولز در تولید شراب نیز انجام شده است.
کاربرد سی ام سی در پزشکی
در صنعت داروسازی، میتوان از آن به عنوان تثبیتکننده امولسیون برای تزریقات، چسب و عامل تشکیلدهنده فیلم برای قرصها استفاده کرد. برخی افراد از طریق آزمایشهای اولیه و حیوانی ثابت کردهاند که CMC یک حامل داروی ضد سرطان ایمن و قابل اعتماد است. با استفاده از CMC به عنوان ماده غشایی، فرم دوز اصلاحشده پودر یانگین شنگجی طب سنتی چینی، غشای یانگین شنگجی، میتواند برای زخمهای ناشی از عمل درم ابریژن و زخمهای تروماتیک استفاده شود. مطالعات مدل حیوانی نشان داده است که این فیلم از عفونت زخم جلوگیری میکند و هیچ تفاوت معنیداری با پانسمانهای گازی ندارد. از نظر کنترل ترشح مایع بافت زخم و بهبود سریع زخم، این فیلم به طور قابل توجهی بهتر از پانسمانهای گازی است و اثر کاهش ادم بعد از عمل و سوزش زخم را دارد. تهیه فیلم ساخته شده از پلی وینیل الکل: سدیم کربوکسی متیل سلولز: پلی کربوکسی اتیلن با نسبت 3:6:1 بهترین تجویز است و میزان چسبندگی و رهایش هر دو افزایش مییابد. چسبندگی دارو، زمان ماندگاری دارو در حفره دهان و اثربخشی دارو در دارو، همگی به طور قابل توجهی بهبود یافتهاند. بوپیواکائین یک بیحسکننده موضعی قوی است، اما گاهی اوقات میتواند در صورت مسمومیت، عوارض جانبی جدی قلبی عروقی ایجاد کند. بنابراین، اگرچه بوپیواکائین به طور گسترده در کلینیک مورد استفاده قرار میگیرد، تحقیقات در مورد پیشگیری و درمان واکنشهای سمی آن همیشه مورد توجه بیشتری قرار گرفته است. مطالعات فارماکولوژیک نشان داده است که CIVIC به عنوان یک ماده رهش پایدار فرموله شده با محلول بوپیواکائین میتواند عوارض جانبی دارو را به طور قابل توجهی کاهش دهد. در جراحی PRK، استفاده از تتراکائین با غلظت کم و داروهای ضد التهابی غیر استروئیدی همراه با CMC میتواند درد بعد از عمل را به طور قابل توجهی تسکین دهد. پیشگیری از چسبندگی صفاقی بعد از عمل و کاهش انسداد روده یکی از مهمترین مسائل در جراحی بالینی است. مطالعات نشان داده است که CMC در کاهش میزان چسبندگی صفاقی بعد از عمل به طور قابل توجهی بهتر از هیالورونات سدیم است و میتواند به عنوان یک روش موثر برای جلوگیری از بروز چسبندگی صفاقی مورد استفاده قرار گیرد. CMC در تزریق داروهای ضد سرطان از طریق کاتتر شریان کبدی برای درمان سرطان کبد استفاده میشود که میتواند زمان ماندگاری داروهای ضد سرطان در تومورها را به طور قابل توجهی طولانیتر کند، قدرت ضد تومور را افزایش دهد و اثر درمانی را بهبود بخشد. در پزشکی حیوانات، CMC همچنین طیف وسیعی از کاربردها را دارد. گزارش شده است [5] که تزریق داخل صفاقی محلول 1٪ CMC به میشها تأثیر قابل توجهی در جلوگیری از سختزایی و چسبندگی شکمی پس از جراحی دستگاه تناسلی در دامها دارد.
سی ام سی در سایر کاربردهای صنعتی
در مواد شوینده، CMC میتواند به عنوان یک عامل ضد رسوب مجدد خاک، به ویژه برای پارچههای الیاف مصنوعی آبگریز، که به طور قابل توجهی بهتر از الیاف کربوکسی متیل است، استفاده شود.
سی ام سی میتواند برای محافظت از چاههای نفت به عنوان تثبیتکننده گل و عامل نگهدارنده آب در حفاری نفت استفاده شود. مقدار مصرف برای هر چاه نفت برای چاههای کمعمق ۲.۳ تن و برای چاههای عمیق ۵.۶ تن است.
در صنعت نساجی، از آن به عنوان عامل آهاردهی، غلیظکننده برای خمیر چاپ و رنگرزی، چاپ پارچه و تکمیل سفتکننده استفاده میشود. هنگامی که به عنوان عامل آهاردهی استفاده میشود، میتواند حلالیت و ویسکوزیته را بهبود بخشد و به راحتی آهارگیری میشود. به عنوان عامل سفتکننده، دوز آن بالای 95٪ است. هنگامی که به عنوان عامل آهاردهی استفاده میشود، استحکام و انعطافپذیری فیلم آهاردهی به طور قابل توجهی بهبود مییابد. با فیبروئین ابریشم بازسازیشده، غشای کامپوزیتی متشکل از کربوکسی متیل سلولز به عنوان ماتریس برای بیحرکت کردن گلوکز اکسیداز استفاده میشود و گلوکز اکسیداز و فروسن کربوکسیلات بیحرکت میشوند و حسگر زیستی گلوکز ساخته شده حساسیت و پایداری بالاتری دارد. مطالعات نشان دادهاند که وقتی همگنات سیلیکاژل با محلول CMC با غلظت حدود 1٪ (وزنی/حجمی) تهیه میشود، عملکرد کروماتوگرافی صفحه لایه نازک تهیه شده بهترین است. در عین حال، صفحه لایه نازک پوشش داده شده تحت شرایط بهینه دارای استحکام لایه مناسب، مناسب برای تکنیکهای مختلف نمونهبرداری و کارکرد آسان است. سی ام سی به اکثر الیاف چسبندگی دارد و میتواند پیوند بین الیاف را بهبود بخشد. پایداری ویسکوزیته آن میتواند یکنواختی آهار را تضمین کند و در نتیجه راندمان بافندگی را بهبود بخشد. همچنین میتواند به عنوان یک عامل تکمیل کننده برای منسوجات، به ویژه برای تکمیل دائمی ضد چروک، که تغییرات بادوامی را در پارچهها به ارمغان میآورد، مورد استفاده قرار گیرد.
سی ام سی میتواند به عنوان عامل ضد رسوب، امولسیفایر، پخشکننده، عامل ترازکننده و چسب برای پوششها استفاده شود. این ماده میتواند محتوای جامد پوشش را به طور یکنواخت در حلال توزیع کند، به طوری که پوشش برای مدت طولانی لایه لایه نشود. همچنین به طور گسترده در رنگها استفاده میشود.
وقتی CMC به عنوان لختهساز استفاده میشود، در حذف یونهای کلسیم از گلوکونات سدیم مؤثرتر است. وقتی به عنوان تبادل کاتیونی استفاده میشود، ظرفیت تبادل آن میتواند به 1.6 میلیلیتر بر گرم برسد.
سی ام سی به عنوان یک عامل آهاردهی کاغذ در صنعت کاغذ استفاده میشود که میتواند به طور قابل توجهی مقاومت خشک و مقاومت مرطوب کاغذ و همچنین مقاومت در برابر روغن، جذب جوهر و مقاومت در برابر آب را بهبود بخشد.
سی ام سی به عنوان هیدروسل در لوازم آرایشی و به عنوان غلیظ کننده در خمیر دندان استفاده می شود و مقدار مصرف آن حدود ۵٪ است.
سی ام سی میتواند به عنوان لختهساز، عامل کیلیتساز، امولسیفایر، غلیظکننده، عامل نگهدارنده آب، عامل آهاردهنده، ماده تشکیلدهنده فیلم و غیره مورد استفاده قرار گیرد و همچنین به طور گسترده در الکترونیک، آفتکشها، چرم، پلاستیک، چاپ، سرامیک، خمیردندان، مواد شیمیایی روزانه و سایر زمینهها مورد استفاده قرار میگیرد و به دلیل عملکرد عالی و طیف گسترده کاربردهایش، دائماً زمینههای کاربردی جدیدی را ایجاد میکند و چشمانداز بازار آن بسیار گسترده است.
موارد احتیاط
(1) سازگاری این محصول با اسید قوی، قلیا قوی و یونهای فلزات سنگین (مانند آلومینیوم، روی، جیوه، نقره، آهن و غیره) منع مصرف دارد.
(2) میزان مصرف مجاز این محصول 0-25 میلیگرم بر کیلوگرم در روز است.
دستورالعملها
CMC را مستقیماً با آب مخلوط کنید تا چسب خمیری برای استفاده بعدی ایجاد شود. هنگام تنظیم چسب CMC، ابتدا مقدار مشخصی از آب تمیز را با دستگاه همزن به مخزن بچینگ اضافه کنید و هنگامی که دستگاه همزن روشن شد، CMC را به آرامی و به طور یکنواخت در مخزن بچینگ بپاشید و به طور مداوم هم بزنید تا CMC کاملاً با آب ادغام شود و CMC بتواند به طور کامل حل شود. هنگام حل کردن CMC، دلیل اینکه باید به طور یکنواخت پاشیده و به طور مداوم هم زده شود، "جلوگیری از مشکلات تجمع، کلوخه شدن و کاهش مقدار CMC حل شده هنگام برخورد CMC با آب" و افزایش سرعت انحلال CMC است. زمان هم زدن با زمان حل شدن کامل CMC یکسان نیست. آنها دو مفهوم هستند. به طور کلی، زمان هم زدن بسیار کوتاه تر از زمان حل شدن کامل CMC است. زمان مورد نیاز برای این دو به شرایط خاص بستگی دارد.
اساس تعیین زمان هم زدن عبارت است از: چه زمانیسی ام سیاگر به طور یکنواخت در آب پراکنده شده باشد و هیچ توده بزرگ و واضحی وجود نداشته باشد، میتوان هم زدن را متوقف کرد و به CMC و آب اجازه داد تا در حالت سکون نفوذ کرده و با یکدیگر ترکیب شوند.
مبنای تعیین زمان لازم برای حل شدن کامل CMC به شرح زیر است:
(1) سیامسی و آب کاملاً به هم متصل هستند و هیچ جدایی جامد-مایعی بین این دو وجود ندارد.
(2) خمیر مخلوط در حالت یکنواخت است و سطح آن صاف و هموار است.
(3) رنگ خمیر مخلوط شده تقریباً بیرنگ و شفاف است و هیچ جسم دانهای در خمیر وجود ندارد. از زمانی که CMC در مخزن بچینگ قرار میگیرد و با آب مخلوط میشود تا زمانی که CMC کاملاً حل شود، زمان مورد نیاز بین 10 تا 20 ساعت است.
زمان ارسال: ۲۶ آوریل ۲۰۲۴