Natrijeva karboksimetil celuloza (također poznata kao: natrijeva karboksimetil celuloza, karboksimetil celuloza,CMC, karboksimetil, natrijeva celuloza, natrijeva sol karboksimetil celuloze) je najčešće korištena i najkorištenija vrsta celuloze u svijetu danas.
CMC-Na, skraćeno, je derivat celuloze sa stupnjem polimerizacije glukoze od 100-2000 i relativnom molekularnom masom od 242,16. Bijeli vlaknasti ili granularni prah. Bez mirisa, okusa, higroskopan, netopljiv u organskim otapalima.
Osnovna svojstva
1. Molekularna struktura natrijeve karboksimetilceluloze (CMC)
Prvi put ga je proizvela Njemačka 1918. godine, a patentiran je 1921. godine te se pojavio u svijetu. Komercijalna proizvodnja od tada je postignuta u Europi. U to vrijeme, bio je to samo sirovi proizvod, korišten kao koloid i vezivo. Od 1936. do 1941. godine, industrijska istraživanja primjene natrijeve karboksimetil celuloze bila su prilično aktivna, a izumljeno je nekoliko inspirativnih patenata. Tijekom Drugog svjetskog rata, Njemačka je koristila natrijevu karboksimetil celulozu u sintetičkim deterdžentima. Hercules je prvi put proizveo natrijevu karboksimetil celulozu u Sjedinjenim Državama 1943. godine, a rafiniranu natrijevu karboksimetil celulozu 1946. godine, koja je prepoznata kao siguran dodatak hrani. Moja zemlja ga je počela usvajati 1970-ih, a široko se koristio 1990-ih. To je najčešće korištena i najveća količina celuloze u svijetu danas.
Strukturna formula: C6H7O2 (OH) 2OCH2COONa Molekularna formula: C8H11O7Na
Ovaj proizvod je natrijeva sol celuloznog karboksimetil etera, anionskog vlakna
2. Izgled natrijeve karboksimetil celuloze (CMC)
Ovaj proizvod je natrijeva sol celuloznog karboksimetil etera, anionski celulozni eter, bijeli ili mliječno bijeli vlaknasti prah ili granula, gustoće 0,5-0,7 g/cm3, gotovo bez mirisa, okusa, higroskopni. Lako se dispergira u vodi i tvori prozirnu koloidnu otopinu, a netopljiv je u organskim otapalima poput etanola [1]. pH 1%-tne vodene otopine je 6,5-8,5, kada je pH > 10 ili < 5, viskoznost sluzi značajno se smanjuje, a performanse su najbolje kada je pH = 7. Stabilan je na zagrijavanje, viskoznost brzo raste ispod 20°C, a sporo se mijenja na 45°C. Dugotrajno zagrijavanje iznad 80°C može denaturirati koloid i značajno smanjiti viskoznost i performanse. Lako je topljiv u vodi, a otopina je prozirna; vrlo je stabilan u alkalnoj otopini, ali se lako hidrolizira kada naiđe na kiselinu, a taloži se kada je pH vrijednost 2-3, a također reagira s polivalentnim metalnim solima.
Glavna svrha
Koristi se kao zgušnjivač u prehrambenoj industriji, kao nosač lijekova u farmaceutskoj industriji te kao vezivo i sredstvo protiv ponovnog taloženja u svakodnevnoj kemijskoj industriji. U industriji tiskarstva i bojanja koristi se kao zaštitni koloid za sredstva za zgušnjavanje i paste za tiskarske materijale. U petrokemijskoj industriji može se koristiti kao komponenta tekućine za frakturiranje pri iscrpljivanju nafte. [2]
Nekompatibilnost
Natrijeva karboksimetilceluloza nije kompatibilna s jakim kiselim otopinama, topljivim željeznim solima i nekim drugim metalima poput aluminija, žive i cinka. Kada je pH manji od 2 i kada se pomiješa s 95%-tnim etanolom, doći će do taloženja.
Natrijeva karboksimetil celuloza može stvarati koaglomerate s želatinom i pektinom, a također može stvarati komplekse s kolagenom, što može istaložiti određene pozitivno nabijene proteine.
zanat
CMC je obično anionski polimerni spoj pripremljen reakcijom prirodne celuloze s kaustičnom lužinom i monokloroctenom kiselinom, s molekularnom težinom od 6400 (±1 000). Glavni nusproizvodi su natrijev klorid i natrijev glikolat. CMC pripada prirodnoj modifikaciji celuloze. Organizacija Ujedinjenih naroda za hranu i poljoprivredu (FAO) i Svjetska zdravstvena organizacija (WHO) službeno su ga nazvali „modificirana celuloza“.
Glavni pokazatelji za mjerenje kvalitete CMC-a su stupanj supstitucije (DS) i čistoća. Općenito, svojstva CMC-a su različita ako je DS drugačiji; što je veći stupanj supstitucije, to je jača topljivost te bolja prozirnost i stabilnost otopine. Prema izvješćima, prozirnost CMC-a je bolja kada je stupanj supstitucije 0,7-1,2, a viskoznost njegove vodene otopine je najveća kada je pH vrijednost 6-9. Kako bi se osigurala njegova kvaliteta, osim izbora sredstva za eterifikaciju, moraju se uzeti u obzir i neki čimbenici koji utječu na stupanj supstitucije i čistoću, kao što su odnos između količine lužine i sredstva za eterifikaciju, vrijeme eterifikacije, sadržaj vode u sustavu, temperatura, pH vrijednost, koncentracija otopine i sol itd.
status quo
Kako bi se riješio problem nedostatka sirovina (rafiniranog pamuka od pamučnog lintera), posljednjih su godina neke znanstveno-istraživačke jedinice u mojoj zemlji surađivale s poduzećima kako bi sveobuhvatno iskoristile rižinu slamu, mljeveni pamuk (otpadni pamuk) i ostatke tofua za uspješnu proizvodnju CMC-a. Troškovi proizvodnje znatno su smanjeni, što otvara novi izvor sirovina za industrijsku proizvodnju CMC-a i ostvaruje sveobuhvatno korištenje resursa. S jedne strane, troškovi proizvodnje su smanjeni, a s druge strane, CMC se razvija prema većoj preciznosti. Istraživanje i razvoj CMC-a uglavnom se usredotočuju na transformaciju postojeće proizvodne tehnologije i inovacije proizvodnog procesa, kao i na nove CMC proizvode s jedinstvenim svojstvima, poput postupka "solvent-slurry" [3] koji je uspješno razvijen u inozemstvu i široko se koristi. Proizvodi se nova vrsta modificiranog CMC-a s visokom stabilnošću. Zbog većeg stupnja supstitucije i ravnomjernije raspodjele supstituenata, može se koristiti u širem rasponu industrijskih proizvodnih područja i složenih okruženja upotrebe kako bi se zadovoljili viši zahtjevi procesa. Međunarodno se ova nova vrsta modificiranog CMC-a naziva i „polianionska celuloza (PAC, Poly anionic cellulose)“.
sigurnost
Visoka sigurnost, ADI ne zahtijeva propise, a formulirani su i nacionalni standardi [4].
aplikacija
Ovaj proizvod ima funkcije vezanja, zgušnjavanja, jačanja, emulgiranja, zadržavanja vode i suspenzije.
Primjena CMC-a u hrani
FAO i WHO odobrili su upotrebu čistog CMC-a u hrani. Odobrenje je postignuto nakon vrlo strogih bioloških i toksikoloških istraživanja i testova. Siguran unos (ADI) međunarodnog standarda je 25 mg/(kg·d), što je oko 1,5 g/d po osobi. Izviješteno je da neki ljudi nisu imali nikakvu toksičnu reakciju kada je unos dosegao 10 kg. CMC nije samo dobar stabilizator emulgacije i zgušnjivač u prehrambenoj primjeni, već ima i izvrsnu stabilnost pri smrzavanju i topljenju te može poboljšati okus proizvoda i produžiti vrijeme skladištenja. Količina koja se koristi u sojinom mlijeku, sladoledu, želeu, pićima i konzervama je oko 1% do 1,5%. CMC također može formirati stabilnu emulzijsku disperziju s octom, soja umakom, biljnim uljem, voćnim sokom, umakom, povrtnim sokom itd., a doza je 0,2% do 0,5%. Posebno ima izvrsna emulgirajuća svojstva za životinjska i biljna ulja, proteine i vodene otopine, što mu omogućuje stvaranje homogene emulzije sa stabilnim učinkom. Zbog svoje sigurnosti i pouzdanosti, njegova doza nije ograničena nacionalnim standardom higijene hrane ADI. CMC se kontinuirano razvija u području hrane, a provedena su i istraživanja o primjeni natrijeve karboksimetilceluloze u proizvodnji vina.
Upotreba CMC-a u medicini
U farmaceutskoj industriji može se koristiti kao stabilizator emulzije za injekcije, vezivo i sredstvo za stvaranje filma za tablete. Neki su ljudi dokazali da je CMC siguran i pouzdan nosač lijekova protiv raka kroz osnovne i životinjske eksperimente. Korištenjem CMC-a kao membranskog materijala, modificirani oblik doziranja tradicionalne kineske medicine Yangyin Shengji praha, Yangyin Shengji membrana, može se koristiti za rane od operacija dermabrazije i traumatske rane. Studije na životinjskim modelima pokazale su da film sprječava infekciju rane i nema značajne razlike od gaze. U smislu kontrole izlučivanja tekućine iz tkiva rane i brzog zacjeljivanja rana, ovaj film je značajno bolji od gaze te ima učinak smanjenja postoperativnog edema i iritacije rane. Filmski pripravak izrađen od polivinil alkohola: natrijeve karboksimetil celuloze: polikarboksietilena u omjeru 3:6:1 je najbolji recept, a povećavaju se i adhezija i brzina oslobađanja. Adhezija pripravka, vrijeme zadržavanja pripravka u usnoj šupljini i učinkovitost lijeka u pripravku značajno su poboljšani. Bupivakain je snažan lokalni anestetik, ali ponekad može izazvati ozbiljne kardiovaskularne nuspojave kada se otrovao. Stoga, iako se bupivakain široko koristi klinički, istraživanja o prevenciji i liječenju njegovih toksičnih reakcija oduvijek su privukla više pažnje. Farmakološke studije pokazale su da CIVIC kao tvar s produljenim oslobađanjem formulirana s otopinom bupivakaina može značajno smanjiti nuspojave lijeka. U PRK kirurgiji, upotreba tetrakaina niske koncentracije i nesteroidnih protuupalnih lijekova u kombinaciji s CMC-om može značajno ublažiti postoperativnu bol. Sprječavanje postoperativnih peritonealnih adhezija i smanjenje crijevne opstrukcije jedno su od najproblematičnijih pitanja u kliničkoj kirurgiji. Studije su pokazale da je CMC značajno bolji od natrijevog hijaluronata u smanjenju stupnja postoperativnih peritonealnih adhezija te se može koristiti kao učinkovita metoda za sprječavanje pojave peritonealnih adhezija. CMC se koristi u kateterskoj hepatičkoj arterijskoj infuziji lijekova protiv raka za liječenje raka jetre, što može značajno produžiti vrijeme zadržavanja lijekova protiv raka u tumorima, pojačati antitumorsku snagu i poboljšati terapijski učinak. U veterinarskoj medicini, CMC također ima širok raspon primjene. Izviješteno je [5] da intraperitonealna instilacija 1%-tne otopine CMC-a ovcama ima značajan učinak na sprječavanje distocije i abdominalnih priraslica nakon operacije reproduktivnog trakta kod stoke.
CMC u drugim industrijskim primjenama
U deterdžentima, CMC se može koristiti kao sredstvo protiv ponovnog taloženja prljavštine, posebno za hidrofobne sintetičke vlaknaste tkanine, što je znatno bolje od karboksimetil vlakana.
CMC se može koristiti za zaštitu naftnih bušotina kao stabilizator isplake i sredstvo za zadržavanje vode pri bušenju nafte. Doziranje za svaku naftnu bušotinu je 2,3 tone za plitke bušotine i 5,6 tona za duboke bušotine;
U tekstilnoj industriji koristi se kao sredstvo za skrivljavanje, zgušnjivač za tisak i bojenje paste, tisak tekstila i za završnu obradu učvršćivanja. Kada se koristi kao sredstvo za skrivljavanje, može poboljšati topljivost i viskoznost te se lako uklanja skrivljavanje; kao sredstvo za skrivljavanje, njegova doza je iznad 95%; kada se koristi kao sredstvo za skrivljavanje, čvrstoća i fleksibilnost filma za skrivljavanje značajno se poboljšavaju; s regeneriranim fibroinom svile, kompozitna membrana sastavljena od karboksimetil celuloze koristi se kao matrica za imobilizaciju glukoza oksidaze, a glukoza oksidaza i ferocen karboksilat su imobilizirani, a dobiveni biosenzor glukoze ima veću osjetljivost i stabilnost. Studije su pokazale da kada se homogenat silika gela pripremi s otopinom CMC-a s koncentracijom od oko 1% (w/v), kromatografske performanse pripremljene tankoslojne ploče su najbolje. Istovremeno, tankoslojna ploča premazana pod optimiziranim uvjetima ima odgovarajuću čvrstoću sloja, prikladnu za različite tehnike uzorkovanja, jednostavna je za rukovanje. CMC ima prianjanje na većinu vlakana i može poboljšati vezivanje između vlakana. Stabilnost njegove viskoznosti može osigurati ujednačenost apreturacije, čime se poboljšava učinkovitost tkanja. Može se koristiti i kao sredstvo za završnu obradu tekstila, posebno za trajnu završnu obradu protiv nabora, što donosi trajne promjene tkaninama.
CMC se može koristiti kao sredstvo protiv taloženja, emulgator, disperzant, sredstvo za izravnavanje i ljepilo za premaze. Može ravnomjerno rasporediti kruti sadržaj premaza u otapalu, tako da se premaz dugo ne raslojava. Također se široko koristi u bojama.
Kada se CMC koristi kao flokulant, učinkovitiji je od natrijevog glukonata u uklanjanju kalcijevih iona. Kada se koristi kao kationska izmjena, njegov kapacitet izmjene može doseći 1,6 ml/g.
CMC se koristi kao sredstvo za zgušnjavanje papira u industriji papira, što može značajno poboljšati suhu i mokru čvrstoću papira, kao i otpornost na ulje, upijanje tinte i otpornost na vodu.
CMC se koristi kao hidrosol u kozmetici i kao zgušnjivač u pastama za zube, a njegova doza je oko 5%.
CMC se može koristiti kao flokulant, kelatni agens, emulgator, zgušnjivač, sredstvo za zadržavanje vode, sredstvo za zgušnjavanje, materijal za stvaranje filma itd., a također se široko koristi u elektronici, pesticidima, koži, plastici, tisku, keramici, pastama za zube, svakodnevnim kemikalijama i drugim područjima, a zbog svojih izvrsnih performansi i širokog raspona upotrebe, stalno otvara nova područja primjene, a tržišne perspektive su izuzetno široke.
Mjere predostrožnosti
(1) Kompatibilnost ovog proizvoda s jakim kiselinama, jakim lužinama i ionima teških metala (kao što su aluminij, cink, živa, srebro, željezo itd.) je kontraindicirana.
(2) Dopušteni unos ovog proizvoda je 0-25 mg/kg·d.
Upute
Pomiješajte CMC izravno s vodom kako biste dobili pastasto ljepilo za kasniju upotrebu. Prilikom konfiguriranja CMC ljepila, prvo dodajte određenu količinu čiste vode u spremnik za miješanje pomoću uređaja za miješanje, a kada se uređaj za miješanje uključi, polako i ravnomjerno pospite CMC u spremnik za miješanje, neprestano miješajući, tako da se CMC potpuno integrira s vodom i može potpuno otopiti. Prilikom otapanja CMC-a, razlog zašto ga treba ravnomjerno posipati i kontinuirano miješati je "spriječavanje problema aglomeracije, aglomeracije i smanjenja količine otopljenog CMC-a kada se CMC susretne s vodom" te povećanje brzine otapanja CMC-a. Vrijeme miješanja nije isto što i vrijeme potrebno za potpuno otapanje CMC-a. To su dva koncepta. Općenito govoreći, vrijeme miješanja je mnogo kraće od vremena potrebnog za potpuno otapanje CMC-a. Vrijeme potrebno za to dvoje ovisi o specifičnoj situaciji.
Osnova za određivanje vremena miješanja je: kada jeCMCje jednolično dispergiran u vodi i nema vidljivih velikih grudica, miješanje se može zaustaviti, što omogućuje CMC-u i vodi da prodru i stope se u stajaćem stanju.
Osnova za određivanje vremena potrebnog za potpuno otapanje CMC-a je sljedeća:
(1) CMC i voda su potpuno vezani i ne postoji razdvajanje krute i tekuće tvari između njih;
(2) Pomiješana pasta je u jednoličnom stanju, a površina je ravna i glatka;
(3) Boja miješane paste je gotovo bezbojna i prozirna, a u pasti nema zrnatih čestica. Od trenutka kada se CMC stavi u spremnik za doziranje i pomiješa s vodom do trenutka kada se CMC potpuno otopi, potrebno je između 10 i 20 sati.
Vrijeme objave: 26. travnja 2024.