Natriumkarboksimetyyliselluloosa (tunnetaan myös nimellä: natriumkarboksimetyyliselluloosa, karboksimetyyliselluloosa,CMC, Karboksimetyyli, natriumselluloosa, karboksimetyyliselluloosan natriumsuola) on nykyään maailmassa eniten käytetty ja eniten käytetty selluloosatyyppi.
CMC-Na on lyhyesti selluloosajohdannainen, jonka glukoosin polymeroitumisaste on 100–2000 ja suhteellinen molekyylimassa 242,16. Valkoinen kuituinen tai rakeinen jauhe. Hajuton, mauton, mauton, hygroskooppinen, ei liukene orgaanisiin liuottimiin.
Perusominaisuudet
1. Natriumkarboksimetyyliselluloosan (CMC) molekyylirakenne
Sitä valmisti ensimmäisen kerran Saksa vuonna 1918, ja se patentoitiin vuonna 1921, ja se ilmestyi maailmalle. Kaupallinen tuotanto on sittemmin saavutettu Euroopassa. Tuolloin se oli vain raakatuote, jota käytettiin kolloidina ja sideaineena. Vuosina 1936–1941 natriumkarboksimetyyliselluloosan teollinen sovellustutkimus oli varsin aktiivista, ja useita inspiroivia patentteja keksittiin. Toisen maailmansodan aikana Saksa käytti natriumkarboksimetyyliselluloosaa synteettisissä pesuaineissa. Hercules valmisti natriumkarboksimetyyliselluloosaa ensimmäisen kerran Yhdysvalloissa vuonna 1943 ja tuotti puhdistettua natriumkarboksimetyyliselluloosaa vuonna 1946, joka tunnustettiin turvalliseksi elintarvikelisäaineeksi. Maassani sitä alettiin käyttää 1970-luvulla, ja sitä käytettiin laajalti 1990-luvulla. Se on nykyään maailman eniten käytetty ja suurin määrä selluloosaa.
Rakennekaava: C6H7O2 (OH)2OCH2COONa Molekyylikaava: C8H11O7Na
Tämä tuote on selluloosakarboksimetyylieetterin, anionisen kuidun, natriumsuola.
2. Natriumkarboksimetyyliselluloosan (CMC) ulkonäkö
Tämä tuote on selluloosakarboksimetyylieetterin natriumsuola, anioninen selluloosaeetteri, valkoinen tai maitomainen kuituinen jauhe tai rae, tiheys 0,5–0,7 g/cm3, lähes hajuton, mauton ja hygroskooppinen. Se on helppo dispergoida veteen muodostaen läpinäkyvän kolloidisen liuoksen, eikä se liukene orgaanisiin liuottimiin, kuten etanoliin [1]. 1-prosenttisen vesiliuoksen pH on 6,5–8,5, ja kun pH on > 10 tai < 5, kasviliman viskositeetti laskee merkittävästi, ja suorituskyky on paras, kun pH on 7. Se kestää lämpöä, viskositeetti nousee nopeasti alle 20 °C:ssa ja muuttuu hitaasti 45 °C:ssa. Pitkäaikainen kuumentaminen yli 80 °C:ssa voi denaturoida kolloidin ja heikentää merkittävästi viskositeettia ja suorituskykyä. Se liukenee helposti veteen ja liuos on läpinäkyvä; se on erittäin stabiili emäksisessä liuoksessa, mutta hydrolysoituu helposti happoon joutuessaan ja saostuu pH-arvossa 2–3, ja se reagoi myös moniarvoisten metallisuolojen kanssa.
Päätarkoitus
Sitä käytetään sakeuttamisaineena elintarviketeollisuudessa, lääkeaineiden kantaja-aineena lääketeollisuudessa sekä sideaineena ja uudelleenlaskostumisen estoaineena päivittäisessä kemianteollisuudessa. Paino- ja värjäysteollisuudessa sitä käytetään suojakolloidina liima-aineissa ja painopastassa. Petrokemian teollisuudessa sitä voidaan käyttää öljyn talteenoton murtamisnesteen komponenttina. [2]
Yhteensopimattomuus
Natriumkarboksimetyyliselluloosa ei ole yhteensopiva vahvojen happoliuosten, liukoisten rautasuolojen ja joidenkin muiden metallien, kuten alumiinin, elohopean ja sinkin, kanssa. Kun pH on alle 2 ja sekoitetaan 95-prosenttiseen etanoliin, tapahtuu saostumista.
Natriumkarboksimetyyliselluloosa voi muodostaa koagglomeraatteja gelatiinin ja pektiinin kanssa ja voi myös muodostaa komplekseja kollageenin kanssa, mikä voi saostaa tiettyjä positiivisesti varautuneita proteiineja.
käsityö
CMC on yleensä anioninen polymeeriyhdiste, joka valmistetaan saattamalla luonnollinen selluloosa reagoimaan emäksisen alkalin ja monokloorietikkahapon kanssa. Sen molekyylipaino on 6400 (±1 000). Tärkeimmät sivutuotteet ovat natriumkloridi ja natriumglykolaatti. CMC kuuluu luonnon selluloosan modifikaatioihin. Yhdistyneiden Kansakuntien elintarvike- ja maatalousjärjestö (FAO) ja Maailman terveysjärjestö (WHO) ovat virallisesti kutsuneet sitä "modifioiduksi selluloosaksi".
CMC:n laadun mittaamisen tärkeimmät indikaattorit ovat substituutioaste (DS) ja puhtaus. Yleisesti ottaen CMC:n ominaisuudet vaihtelevat, jos DS on erilainen; mitä korkeampi substituutioaste, sitä vahvempi liukoisuus ja sitä parempi liuoksen läpinäkyvyys ja stabiilius. Raporttien mukaan CMC:n läpinäkyvyys on parempi, kun substituutioaste on 0,7–1,2, ja sen vesiliuoksen viskositeetti on suurin, kun pH-arvo on 6–9. Laadun varmistamiseksi on eetteröintiaineen valinnan lisäksi otettava huomioon myös joitakin substituutioasteeseen ja puhtauteen vaikuttavia tekijöitä, kuten emäksen ja eetteröintiaineen määrän välinen suhde, eetteröintiaika, järjestelmän vesipitoisuus, lämpötila, pH-arvo, liuoksen pitoisuus ja suolapitoisuus.
status quo
Raaka-aineiden (puuvillalinttereistä valmistettu puhdistettu puuvilla) pulan ratkaisemiseksi jotkut maani tieteelliset tutkimusyksiköt ovat viime vuosina tehneet yhteistyötä yritysten kanssa hyödyntääkseen kattavasti riisinolkea, jauhettua puuvillaa (puuvillajäte) ja tofupohjasakkaa CMC:n onnistuneeseen tuotantoon. Tuotantokustannukset alenevat huomattavasti, mikä avaa uuden raaka-ainelähteen CMC:n teolliselle tuotannolle ja mahdollistaa resurssien kokonaisvaltaisen hyödyntämisen. Toisaalta tuotantokustannukset alenevat, ja toisaalta CMC kehittyy kohti suurempaa tarkkuutta. CMC:n tutkimus- ja kehitystyö keskittyy pääasiassa olemassa olevan tuotantoteknologian muuttamiseen ja valmistusprosessien innovointiin sekä uusiin CMC-tuotteisiin, joilla on ainutlaatuisia ominaisuuksia, kuten ulkomailla menestyksekkäästi kehitetty ja laajalti käytetty "liuotin-lietemenetelmä" [3]. Tuotetaan uudentyyppistä modifioitua CMC:tä, jolla on korkea stabiilius. Korkeamman substituutioasteen ja substituenttien tasaisemman jakautumisen ansiosta sitä voidaan käyttää laajemmalla alueella teollisen tuotannon aloilla ja monimutkaisissa käyttöympäristöissä korkeampien prosessivaatimusten täyttämiseksi. Kansainvälisesti tätä uudentyyppistä modifioitua CMC:tä kutsutaan myös nimellä ”polyanioninen selluloosa (PAC, Polyanionic cellulose)”.
turvallisuus
Korkean turvallisuuden ansiosta ADI ei tarvitse määräyksiä, ja kansallisia standardeja on laadittu [4].
hakemus
Tällä tuotteella on sitomis-, sakeuttamis-, vahvistamis-, emulgointi-, vedenpidätys- ja suspensiotoimintoja.
CMC:n käyttö elintarvikkeissa
FAO ja WHO ovat hyväksyneet puhtaan CMC:n käytön elintarvikkeissa. Se hyväksyttiin erittäin tiukkojen biologisten ja toksikologisten tutkimusten ja testien jälkeen. Kansainvälisen standardin mukainen turvallinen saanti (ADI) on 25 mg/(kg·d), mikä on noin 1,5 g/d henkilöä kohden. On raportoitu, että joillakin ihmisillä ei ilmennyt myrkytysreaktioita, kun saanti saavutti 10 kg:n rajan. CMC ei ole ainoastaan hyvä emulgointiaine ja sakeuttamisaine elintarvikesovelluksissa, vaan sillä on myös erinomainen jäätymis- ja sulamiskestävyys, ja se voi parantaa tuotteen makua ja pidentää säilyvyysaikaa. Soijamaidossa, jäätelössä, hyytelössä, juomissa ja tölkeissä sitä käytetään noin 1–1,5 %. CMC voi myös muodostaa stabiilin emulgoituneen dispersion etikan, soijakastikkeen, kasviöljyn, hedelmämehun, kastikkeen, kasvismehun jne. kanssa, ja annostus on 0,2–0,5 %. Sillä on erityisesti erinomainen emulgointikyky eläin- ja kasviöljyille, proteiineille ja vesiliuoksille, minkä ansiosta se muodostaa homogeenisen ja vakaan emulsion. Turvallisuutensa ja luotettavuutensa ansiosta sen annostusta ei rajoita kansallinen elintarvikehygieniastandardi ADI. CMC:tä on kehitetty jatkuvasti elintarvikealalla, ja myös natriumkarboksimetyyliselluloosan käyttöä viinintuotannossa on tutkittu.
CMC:n käyttö lääketieteessä
Lääketeollisuudessa sitä voidaan käyttää injektionesteiden emulsioiden stabilointiaineena, sideaineena ja tablettien kalvonmuodostajana. Jotkut ovat osoittaneet, että CMC on turvallinen ja luotettava syöpälääkkeiden kantaja-aine sekä perus- että eläinkokeiden avulla. Käyttämällä CMC:tä kalvomateriaalina, perinteisen kiinalaisen lääketieteen Yangyin Shengji -jauheen, Yangyin Shengji -kalvon, modifioitua annosmuotoa voidaan käyttää leikkaushaavojen ja traumaattisten haavojen hoitoon. Eläinmallitutkimukset ovat osoittaneet, että kalvo estää haavainfektion eikä sillä ole merkittävää eroa sideharsoihin verrattuna. Haavan kudosnesteen erittymisen hillitsemisen ja nopean haavan paranemisen kannalta tämä kalvo on merkittävästi parempi kuin sideharsot, ja sillä on leikkauksen jälkeistä turvotusta ja haavan ärsytystä vähentävä vaikutus. Polyvinyylialkoholista, natriumkarboksimetyyliselluloosasta ja polykarboksietyleenistä suhteessa 3:6:1 valmistettu kalvovalmiste on paras resepti, ja sekä tarttuvuus että vapautumisnopeus paranevat. Valmisteen tarttuvuus, valmisteen viipymäaika suuontelossa ja lääkkeen teho valmisteessa paranevat merkittävästi. Bupivakaiini on tehokas paikallispuudute, mutta myrkytettynä se voi joskus aiheuttaa vakavia sydän- ja verisuonitautien sivuvaikutuksia. Siksi, vaikka bupivakaiinia käytetään laajalti kliinisesti, sen toksisten reaktioiden ehkäisyä ja hoitoa koskevaan tutkimukseen on aina kiinnitetty enemmän huomiota. Farmakologiset tutkimukset ovat osoittaneet, että CIVIC pitkävaikutteisena aineena, joka on formuloitu bupivakaiiniliuoksella, voi merkittävästi vähentää lääkkeen sivuvaikutuksia. PRK-leikkauksessa matalan pitoisuuden tetrakaiinin ja ei-steroidisten tulehduskipulääkkeiden käyttö yhdessä CMC:n kanssa voi lievittää merkittävästi leikkauksen jälkeistä kipua. Leikkauksen jälkeisten vatsakalvon kiinnikkeiden ehkäisy ja suolitukoksen vähentäminen ovat yksi kliinisen kirurgian tärkeimmistä kysymyksistä. Tutkimukset ovat osoittaneet, että CMC on merkittävästi parempi kuin natriumhyaluronaatti leikkauksen jälkeisten vatsakalvon kiinnikkeiden vähentämisessä, ja sitä voidaan käyttää tehokkaana menetelmänä vatsakalvon kiinnikkeiden esiintymisen ehkäisemiseksi. CMC:tä käytetään syöpälääkkeiden katetri-maksavaltimoinfuusiona maksasyövän hoidossa, mikä voi merkittävästi pidentää syöpälääkkeiden viipymäaikaa kasvaimissa, parantaa kasvaimia estävää tehoa ja parantaa terapeuttista vaikutusta. Myös eläinlääketieteessä CMC:llä on laaja käyttöalue. On raportoitu [5], että 1-prosenttisen CMC-liuoksen antaminen uuhien vatsaontelonsisäisesti ehkäisee merkittävästi dystokiaa ja vatsan kiinnikkeitä karjan lisääntymiselimien leikkausten jälkeen.
CMC muissa teollisissa sovelluksissa
Pesuaineissa CMC:tä voidaan käyttää likaantumisenestoaineena, erityisesti hydrofobisissa synteettisissä kuitukankaissa, mikä on huomattavasti parempi kuin karboksimetyylikuitu.
Karbonaattia (CMC) voidaan käyttää öljykaivojen suojaamiseen mudan stabilointiaineena ja vedenpidätysaineena öljynporauksessa. Annostus öljykaivoa kohden on 2,3 tonnia matalissa kaivoissa ja 5,6 tonnia syvissä kaivoissa.
Tekstiiliteollisuudessa sitä käytetään liima-aineena, sakeuttamisaineena paino- ja värjäyspastassa, tekstiilipainatuksessa ja jäykistysviimeistelyssä. Liima-aineena se voi parantaa liukoisuutta ja viskositeettia ja on helppo poistaa liima-aineesta; jäykistysaineena sen annostus on yli 95 %; liima-aineena käytettäessä liimakalvon lujuus ja joustavuus paranevat merkittävästi; regeneroidulla silkkifibroiinilla karboksimetyyliselluloosasta koostuvaa komposiittikalvoa käytetään glukoosioksidaasin immobilisointimatriisina, ja glukoosioksidaasi ja ferroseenikarboksylaatti immobilisoidaan, jolloin valmistetulla glukoosibiosensorilla on suurempi herkkyys ja stabiilius. Tutkimukset ovat osoittaneet, että kun silikageelihomogenaatti valmistetaan noin 1 %:n (w/v) CMC-liuoksella, valmistetun ohutkerroslevyn kromatografinen suorituskyky on paras. Samalla optimoiduissa olosuhteissa päällystetyllä ohutkerroslevyllä on sopiva kerroslujuus, se soveltuu erilaisiin näytteenottotekniikoihin ja on helppokäyttöinen. CMC:llä on tarttuvuus useimpiin kuituihin ja se voi parantaa kuitujen välistä sitoutumista. Sen viskositeetin vakaus varmistaa liimauksen tasaisuuden, mikä parantaa kudonnan tehokkuutta. Sitä voidaan käyttää myös tekstiilien viimeistelyaineena, erityisesti pysyvään rypistymisenestokäsittelyyn, joka tuo kestäviä muutoksia kankaisiin.
Karbonaattiglykosidia (CMC) voidaan käyttää pinnoitteiden sedimentaationestoaineena, emulgointiaineena, dispergointiaineena, tasoitusaineena ja liimana. Se voi jakaa pinnoitteen kiinteän aineen tasaisesti liuottimeen, jolloin pinnoite ei irtoa pitkään aikaan. Sitä käytetään myös laajalti maaleissa.
Kun CMC:tä käytetään flokkulanttina, se on natriumglukonaattia tehokkaampi kalsiumionien poistamisessa. Kationinvaihtoaineena käytettynä sen vaihtokapasiteetti voi olla jopa 1,6 ml/g.
CMC:tä käytetään paperin liimausaineena paperiteollisuudessa, ja se voi parantaa merkittävästi paperin kuivalujuutta ja märkälujuutta sekä öljynkestävyyttä, musteen imeytymistä ja vedenkestävyyttä.
CMC:tä käytetään hydrosolina kosmetiikassa ja sakeuttamisaineena hammastahnassa, ja sen annostus on noin 5 %.
CMC:tä voidaan käyttää flokkulanttina, kelaatinmuodostajana, emulgointiaineena, sakeuttamisaineena, vedenpidätysaineena, liima-aineena, kalvonmuodostusaineena jne., ja sitä käytetään myös laajalti elektroniikassa, torjunta-aineissa, nahassa, muoveissa, painatuksessa, keramiikassa, hammastahnassa, päivittäiskemikaaleissa ja muilla aloilla. Erinomaisen suorituskykynsä ja laajan käyttöalueensa ansiosta se avaa jatkuvasti uusia sovellusalueita, ja markkinanäkymät ovat erittäin laajat.
Varotoimenpiteet
(1) Tämän tuotteen yhteensopivuus vahvojen happojen, vahvojen emästen ja raskasmetalli-ionien (kuten alumiinin, sinkin, elohopean, hopean, raudan jne.) kanssa on vasta-aiheista.
(2) Tämän tuotteen sallittu saanti on 0–25 mg/kg·d.
Ohjeet
Sekoita CMC suoraan veteen muodostaaksesi tahmaisen liiman myöhempää käyttöä varten. CMC-liimaa konfiguroitaessa lisää ensin tietty määrä puhdasta vettä annostelusäiliöön sekoittimella ja kun sekoitin on päällä, ripottele CMC:tä hitaasti ja tasaisesti annostelusäiliöön jatkuvasti sekoittaen, jotta CMC on täysin sekoittunut veteen ja liukenee kokonaan. CMC:tä liuotettaessa tasainen ripotteleminen ja jatkuva sekoittaminen on tärkeää "estää agglomeraation ja kasautumisen ongelmat sekä vähentää CMC:n liukenemisen määrää, kun CMC kohtaa veden", ja lisätä CMC:n liukenemisnopeutta. Sekoitusaika ei ole sama kuin CMC:n täydellinen liukenemisaika. Ne ovat kaksi käsitettä. Yleisesti ottaen sekoitusaika on paljon lyhyempi kuin CMC:n täydellinen liukenemisaika. Näiden kahden vaatima aika riippuu tilanteesta.
Sekoitusajan määrittämisen perusteena on: kunCMCon tasaisesti dispergoitunut veteen eikä siinä ole ilmeisiä suuria kokkareita, sekoittaminen voidaan lopettaa, jolloin CMC ja vesi pääsevät tunkeutumaan ja sulautumaan toisiinsa seisovassa tilassa.
CMC:n täydelliseen liukenemiseen tarvittava aika määritetään seuraavasti:
(1) CMC ja vesi ovat täysin sitoutuneet toisiinsa, eikä niiden välillä ole kiinteän ja nestemäisen aineen erotusta;
(2) Sekoitettu tahna on tasaisessa tilassa ja pinta on tasainen ja sileä;
(3) Sekoitetun tahnan väri on lähes väritön ja läpinäkyvä, eikä tahnassa ole rakeita esineitä. CMC:n lisäämisestä panostussäiliöön ja sekoittamisesta veden kanssa CMC:n täydelliseen liukenemiseen tarvitaan 10–20 tuntia.
Julkaisun aika: 26.4.2024