Carboximetilcelulosa sódica (tamén coñecida como: carboximetilcelulosa sódica, carboximetilcelulosa,CMC, carboximetilcelulosa sódica, sal sódica de carboximetilcelulosa) é o tipo de celulosa máis empregado e en maior cantidade no mundo actual.
CMC-Na, para abreviar, é un derivado da celulosa cun grao de polimerización da glicosa de 100-2000 e unha masa molecular relativa de 242,16. Po branco fibroso ou granular. Inodoro, insípido, insípido, higroscópico e insoluble en solventes orgánicos.
Propiedades básicas
1. Estrutura molecular da carboximetilcelulosa sódica (CMC)
Foi producida por primeira vez por Alemaña en 1918, foi patentada en 1921 e apareceu no mundo. Desde entón, a produción comercial conseguiuse en Europa. Naquel momento, era só un produto bruto, usado como coloide e aglutinante. De 1936 a 1941, a investigación da aplicación industrial da carboximetilcelulosa sódica foi bastante activa e inventáronse varias patentes inspiradoras. Durante a Segunda Guerra Mundial, Alemaña utilizou carboximetilcelulosa sódica en deterxentes sintéticos. Hércules fabricou carboximetilcelulosa sódica por primeira vez nos Estados Unidos en 1943 e produciu carboximetilcelulosa sódica refinada en 1946, que foi recoñecida como un aditivo alimentario seguro. O meu país comezou a adoptala na década de 1970 e utilizouse amplamente na década de 1990. É a celulosa máis utilizada e a que ten maior cantidade no mundo actual.
Fórmula estrutural: C6H7O2 (OH)2OCH2COONa Fórmula molecular: C8H11O7Na
Este produto é o sal sódico do éter carboximetílico de celulosa, unha fibra aniónica
2. Aspecto da carboximetilcelulosa sódica (CMC)
Este produto é a sal sódica do éter carboximetílico de celulosa, un éter de celulosa aniónico, po ou gránulo fibroso branco ou branco leitoso, densidade de 0,5-0,7 g/cm3, case inodoro, insípido e higroscópico. É doado de dispersar en auga para formar unha solución coloidal transparente e é insoluble en solventes orgánicos como o etanol [1]. O pH dunha solución acuosa ao 1 % é de 6,5-8,5; cando o pH é > 10 ou < 5, a viscosidade da mucilaxe diminúe significativamente e o rendemento é mellor cando o pH é = 7. Estable á calor, a viscosidade aumenta rapidamente por debaixo dos 20 °C e cambia lentamente a 45 °C. O quecemento a longo prazo por riba dos 80 °C pode desnaturalizar o coloide e reducir significativamente a viscosidade e o rendemento. É facilmente soluble en auga e a solución é transparente; É moi estable en solución alcalina, pero hidrolízase facilmente cando se atopa con ácido e precipitará cando o valor de pH sexa de 2-3, e tamén reaccionará con sales metálicas polivalentes.
O propósito principal
Úsase como espesante na industria alimentaria, como portador de fármacos na industria farmacéutica e como aglutinante e axente antirredeposición na industria química de uso diario. Na industria da impresión e tinguidura, úsase como coloide protector para axentes de encolado e pastas de impresión. Na industria petroquímica, pódese usar como compoñente do fluído de fracturación para a recuperación de petróleo. [2]
Incompatibilidade
A carboximetilcelulosa sódica é incompatible con solucións de ácidos fortes, sales de ferro solubles e algúns outros metais como o aluminio, o mercurio e o zinc. Cando o pH é inferior a 2 e se mestura con etanol ao 95 %, prodúcese precipitación.
A carboximetilcelulosa sódica pode formar coaglomerados con xelatina e pectina, e tamén pode formar complexos co coláxeno, que poden precipitar certas proteínas cargadas positivamente.
artesanía
A CMC adoita ser un composto polimérico aniónico que se prepara facendo reaccionar celulosa natural con álcali cáustico e ácido monocloroacético, cun peso molecular de 6400 (±1000). Os principais subprodutos son cloruro de sodio e glicolato de sodio. A CMC pertence á modificación da celulosa natural. A Organización das Nacións Unidas para a Agricultura e a Alimentación (FAO) e a Organización Mundial da Saúde (OMS) denominárona oficialmente "celulosa modificada".
Os principais indicadores para medir a calidade da CMC son o grao de substitución (DS) e a pureza. En xeral, as propiedades da CMC son diferentes se o DS é diferente; canto maior sexa o grao de substitución, maior será a solubilidade e mellor será a transparencia e a estabilidade da solución. Segundo os informes, a transparencia da CMC é mellor cando o grao de substitución é de 0,7-1,2, e a viscosidade da súa solución acuosa é maior cando o valor de pH é de 6-9. Para garantir a súa calidade, ademais da elección do axente de eterificación, tamén se deben considerar algúns factores que afectan o grao de substitución e a pureza, como a relación entre a cantidade de álcali e o axente de eterificación, o tempo de eterificación, o contido de auga no sistema, a temperatura, o valor de pH, a concentración da solución e o sal, etc.
status quo
Para solucionar a escaseza de materias primas (algodón refinado feito de línters de algodón), nos últimos anos, algunhas unidades de investigación científica do meu país cooperaron con empresas para utilizar de forma integral a palla de arroz, o algodón moído (algodón residual) e as escorias de tofu para producir CMC con éxito. O custo de produción redúcese considerablemente, o que abre unha nova fonte de materias primas para a produción industrial de CMC e realiza a utilización integral dos recursos. Por unha banda, o custo de produción redúcese e, por outra banda, a CMC está a desenvolverse cara a unha maior precisión. A investigación e o desenvolvemento de CMC céntranse principalmente na transformación da tecnoloxía de produción existente e na innovación do proceso de fabricación, así como en novos produtos CMC con propiedades únicas, como o proceso do "método de suspensión de solventes" [3] que se desenvolveu con éxito no estranxeiro e foi amplamente utilizado. Prodúcese un novo tipo de CMC modificada con alta estabilidade. Debido ao maior grao de substitución e á distribución máis uniforme dos substituíntes, pódese usar nunha gama máis ampla de campos de produción industrial e entornos de uso complexos para cumprir cos requisitos de proceso máis elevados. Internacionalmente, este novo tipo de CMC modificada tamén se denomina "celulosa polianiónica (PAC, celulosa polianiónica)".
seguridade
Alta seguridade, ADI non precisa regulacións e formuláronse estándares nacionais [4].
aplicación
Este produto ten as funcións de aglutinar, espesar, fortalecer, emulsionar, retener auga e suspender.
Aplicación da CMC nos alimentos
A FAO e a OMS aprobaron o uso de CMC pura nos alimentos. Foi aprobada despois de investigacións e probas biolóxicas e toxicolóxicas moi rigorosas. A inxesta segura (IDA) do estándar internacional é de 25 mg/(kg·d), é dicir, aproximadamente 1,5 g/d por persoa. Informouse de que algunhas persoas non tiveron ningunha reacción tóxica cando a inxesta alcanzou os 10 kg. A CMC non só é un bo estabilizador e espesante da emulsión en aplicacións alimentarias, senón que tamén ten unha excelente estabilidade de conxelación e fusión, e pode mellorar o sabor do produto e prolongar o tempo de almacenamento. A cantidade utilizada en leite de soia, xeados, marmelada, bebidas e latas é de aproximadamente 1% a 1,5%. A CMC tamén pode formar unha dispersión emulsionada estable con vinagre, salsa de soia, aceite vexetal, zume de froitas, salsa de carne, zume de verduras, etc., e a dosificación é de 0,2% a 0,5%. En particular, ten un excelente rendemento emulsionante para aceites animais e vexetais, proteínas e solucións acuosas, o que lle permite formar unha emulsión homoxénea cun rendemento estable. Debido á súa seguridade e fiabilidade, a súa dosificación non está limitada pola norma nacional de hixiene alimentaria ADI. A CMC desenvolveuse continuamente no campo da alimentación e tamén se levou a cabo investigacións sobre a aplicación da carboximetilcelulosa sódica na produción de viño.
O uso da CMC na medicina
Na industria farmacéutica, pódese empregar como estabilizador de emulsións para inxeccións, aglutinante e axente formador de película para comprimidos. Algunhas persoas demostraron que a CMC é un vehículo de fármacos anticanceríxenos seguro e fiable mediante experimentos básicos e en animais. Usando a CMC como material de membrana, a forma de dosificación modificada do po Yangyin Shengji da medicina tradicional chinesa, a membrana Yangyin Shengji, pódese empregar para feridas por operacións de dermoabrasión e feridas traumáticas. Os estudos con modelos animais demostraron que a película prevén a infección da ferida e non ten unha diferenza significativa cos apósitos de gasa. En termos de control da exudación de fluído do tecido da ferida e de rápida cicatrización das feridas, esta película é significativamente mellor que os apósitos de gasa e ten o efecto de reducir o edema posoperatorio e a irritación da ferida. A preparación da película feita de alcohol polivinílico: carboximetilcelulosa sódica: policarboxietileno nunha proporción de 3:6:1 é a mellor prescrición e aumentan tanto a adhesión como a velocidade de liberación. A adhesión da preparación, o tempo de residencia da preparación na cavidade oral e a eficacia do medicamento na preparación melloran significativamente. A bupivacaína é un potente anestésico local, pero ás veces pode producir graves efectos secundarios cardiovasculares cando se intoxica. Polo tanto, aínda que a bupivacaína se usa amplamente na clínica, sempre se lle prestou máis atención á investigación sobre a prevención e o tratamento das súas reaccións tóxicas. Os estudos farmacolóxicos demostraron que CIVIC, como substancia de liberación sostida formulada con solución de bupivacaína, pode reducir significativamente os efectos secundarios do fármaco. Na cirurxía PRK, o uso de tetracaína de baixa concentración e fármacos antiinflamatorios non esteroides combinados con CMC pode aliviar significativamente a dor posoperatoria. A prevención das adherencias peritoneais posoperatorias e a redución da obstrución intestinal son un dos temas máis preocupantes na cirurxía clínica. Os estudos demostraron que a CMC é significativamente mellor que o hialuronato de sodio para reducir o grao de adherencias peritoneais posoperatorias e pode usarse como un método eficaz para previr a aparición de adherencias peritoneais. A CMC úsase na infusión arterial hepática por catéter de fármacos anticanceríxenos para o tratamento do cancro de fígado, o que pode prolongar significativamente o tempo de residencia dos fármacos anticanceríxenos nos tumores, mellorar o poder antitumoral e o efecto terapéutico. Na medicina animal, a CMC tamén ten unha ampla gama de usos. Informouse [5] de que a instilación intraperitoneal dunha solución de CMC ao 1 % en ovellas ten un efecto significativo na prevención da distocia e as adherencias abdominais despois da cirurxía do tracto reprodutivo no gando.
CMC noutras aplicacións industriais
Nos deterxentes, a CMC pódese usar como axente de redeposición antisuciedade, especialmente para tecidos de fibra sintética hidrofóbica, o que é significativamente mellor que a fibra carboximetilada.
A CMC pódese empregar para protexer os pozos de petróleo como estabilizador de lodos e axente de retención de auga na perforación petrolífera. A dosificación para cada pozo de petróleo é de 2,3 t para pozos pouco profundos e de 5,6 t para pozos profundos;
Na industria téxtil, utilízase como axente de encolado, espesante para pastas de impresión e tinguidura, impresión téxtil e acabado de endurecemento. Cando se usa como axente de encolado, pode mellorar a solubilidade e a viscosidade e é doado de desencolar; como axente de endurecemento, a súa dosificación é superior ao 95 %; cando se usa como axente de encolado, a resistencia e a flexibilidade da película de encolado melloran significativamente; con fibroína de seda rexenerada A membrana composta composta de carboximetilcelulosa utilízase como matriz para inmobilizar a glicosa oxidase, e a glicosa oxidase e o carboxilato de ferroceno quedan inmobilizados, e o biosensor de glicosa fabricado ten unha maior sensibilidade e estabilidade. Os estudos demostraron que cando o homoxenado de xel de sílice se prepara cunha solución CMC cunha concentración de aproximadamente o 1 % (p/v), o rendemento cromatográfico da placa de capa fina preparada é o mellor. Ao mesmo tempo, a placa de capa fina revestida en condicións optimizadas ten unha resistencia de capa axeitada, axeitada para diversas técnicas de mostraxe, fácil de operar. A CMC ten adhesión á maioría das fibras e pode mellorar a unión entre as fibras. A estabilidade da súa viscosidade pode garantir a uniformidade do apresto, mellorando así a eficiencia do tecido. Tamén se pode empregar como axente de acabado para téxtiles, especialmente para o acabado antiengurras permanente, que aporta cambios duradeiros aos tecidos.
A CMC pódese empregar como axente antisedimentador, emulsionante, dispersante, axente nivelador e adhesivo para revestimentos. Pode facer que o contido sólido do revestimento se distribúa uniformemente no disolvente, de xeito que o revestimento non se delamine durante moito tempo. Tamén se usa amplamente en pinturas.
Cando se emprega a CMC como floculante, é máis eficaz que o gluconato de sodio na eliminación de ións de calcio. Cando se emprega como intercambiador de catións, a súa capacidade de intercambio pode alcanzar os 1,6 ml/g.
A CMC úsase como axente de encolado do papel na industria papeleira, o que pode mellorar significativamente a resistencia en seco e en húmido do papel, así como a resistencia ao aceite, a absorción de tinta e a resistencia á auga.
A CMC úsase como hidrosol en cosméticos e como espesante en pastas de dentes, e a súa dosificación é de aproximadamente o 5 %.
A CMC pódese usar como floculante, axente quelante, emulsionante, espesante, axente de retención de auga, axente de encolado, material formador de película, etc., e tamén se usa amplamente en electrónica, pesticidas, coiro, plásticos, impresión, cerámica, pasta de dentes, produtos químicos de uso diario e outros campos, e debido ao seu excelente rendemento e ampla gama de usos, está a abrir constantemente novos campos de aplicación, e as perspectivas de mercado son extremadamente amplas.
Precaucións
(1) A compatibilidade deste produto con ácidos fortes, álcalis fortes e ións de metais pesados (como aluminio, zinc, mercurio, prata, ferro, etc.) está contraindicada.
(2) A inxesta permitida deste produto é de 0 a 25 mg/kg·d.
Instrucións
Mesturar CMC directamente con auga para facer unha cola pastosa para uso posterior. Ao configurar a cola CMC, primeiro engadir unha certa cantidade de auga limpa ao tanque de dosificación cun dispositivo de axitación e, cando o dispositivo de axitación estea activado, espolvorear lenta e uniformemente CMC no tanque de dosificación, removendo continuamente, para que o CMC, totalmente integrado coa auga, se poida disolver completamente. Ao disolver CMC, a razón pola que se debe espolvorear uniformemente e axitar continuamente é para "evitar os problemas de aglomeración e reducir a cantidade de CMC disolta cando o CMC se atopa coa auga" e para aumentar a velocidade de disolución do CMC. O tempo de axitación non é o mesmo que o tempo para que o CMC se disolva completamente. Son dous conceptos. En xeral, o tempo de axitación é moito máis curto que o tempo para que o CMC se disolva completamente. O tempo necesario para ambos depende da situación específica.
A base para determinar o tempo de axitación é: cando oCMCestá uniformemente disperso na auga e non hai grumos grandes visibles, pódese deter a axitación, permitindo que a CMC e a auga penetren e se fusionen entre si nun estado de repouso.
A base para determinar o tempo necesario para que a CMC se disolva completamente é a seguinte:
(1) A CMC e a auga están completamente unidas e non hai separación sólido-líquido entre as dúas;
(2) A pasta mesturada está nun estado uniforme e a superficie é plana e lisa;
(3) A cor da pasta mesturada é case incolora e transparente, e non hai obxectos granulares na pasta. Desde o momento en que a CMC se introduce no tanque de dosificación e se mestura con auga ata o momento en que a CMC se disolve completamente, o tempo necesario é de entre 10 e 20 horas.
Data de publicación: 26 de abril de 2024