Nātrija karboksimetilceluloze (pazīstama arī kā: nātrija karboksimetilceluloze, karboksimetilceluloze,CMC, Karboksimetilceluloze, nātrija celuloze, karboksimetilcelulozes nātrija sāls) ir visplašāk izmantotais un pasaulē visvairāk izmantotais celulozes veids.
CMC-Na (īsāk sakot) ir celulozes atvasinājums ar glikozes polimerizācijas pakāpi 100–2000 un relatīvo molekulmasu 242,16. Balts šķiedrains vai granulēts pulveris. Bez smaržas, garšas, bezgaršīgs, higroskopisks, nešķīst organiskajos šķīdinātājos.
Pamata īpašības
1. Nātrija karboksimetilcelulozes (CMC) molekulārā struktūra
To pirmo reizi ražoja Vācija 1918. gadā, un tā tika patentēta 1921. gadā un parādījās pasaulē. Kopš tā laika Eiropā ir sasniegta komerciāla ražošana. Tolaik tā bija tikai neapstrādāta viela, ko izmantoja kā koloīdu un saistvielu. No 1936. līdz 1941. gadam nātrija karboksimetilcelulozes rūpnieciskā pielietojuma pētījumi bija diezgan aktīvi, un tika izgudroti vairāki iedvesmojoši patenti. Otrā pasaules kara laikā Vācija izmantoja nātrija karboksimetilcelulozi sintētiskajos mazgāšanas līdzekļos. Hercules pirmo reizi Amerikas Savienotajās Valstīs ražoja nātrija karboksimetilcelulozi 1943. gadā un 1946. gadā ražoja rafinētu nātrija karboksimetilcelulozi, kas tika atzīta par drošu pārtikas piedevu. Mana valsts sāka to ieviest 20. gadsimta 70. gados, un tā tika plaši izmantota 20. gadsimta 90. gados. Mūsdienās tā ir visplašāk izmantotā un ar vislielāko daudzumu celuloze pasaulē.
Struktūrformula: C6H7O2 (OH)2OCH2COONa Molekulformula: C8H11O7Na
Šis produkts ir celulozes karboksimetilētera nātrija sāls, anjonu šķiedra
2. Nātrija karboksimetilcelulozes (CMC) izskats
Šis produkts ir celulozes karboksimetilētera nātrija sāls, anjonu celulozes ēteris, balts vai pienaini balts šķiedrains pulveris vai granulas, blīvums 0,5–0,7 g/cm3, gandrīz bez smaržas, bez garšas, higroskopisks. To viegli disperģē ūdenī, veidojot caurspīdīgu koloīdu šķīdumu, un tas nešķīst organiskajos šķīdinātājos, piemēram, etanolā [1]. 1% ūdens šķīduma pH ir 6,5–8,5, ja pH ir > 10 vai < 5, gļotu viskozitāte ievērojami samazinās, un veiktspēja ir vislabākā, ja pH ir 7. Tas ir izturīgs pret karstumu, viskozitāte strauji paaugstinās zem 20 °C un lēni mainās 45 °C temperatūrā. Ilgstoša karsēšana virs 80 °C var denaturēt koloīdu un ievērojami samazināt viskozitāti un veiktspēju. Tas viegli šķīst ūdenī, un šķīdums ir caurspīdīgs; tas ir ļoti stabils sārmainā šķīdumā, bet viegli hidrolizējas, saskaroties ar skābi, un nogulsnējas, ja pH vērtība ir 2–3, un reaģē arī ar daudzvērtīgiem metālu sāļiem.
Galvenais mērķis
To izmanto kā biezinātāju pārtikas rūpniecībā, kā zāļu nesēju farmācijas rūpniecībā un kā saistvielu un pretnogulsnēšanās līdzekli ikdienas ķīmiskajā rūpniecībā. Drukāšanas un krāsošanas rūpniecībā to izmanto kā aizsargkoloīdu līmēšanas līdzekļiem un drukas pastām. Naftas ķīmijas rūpniecībā to var izmantot kā naftas ieguves šķelšanas šķidruma sastāvdaļu. [2]
Nesaderība
Nātrija karboksimetilceluloze nav saderīga ar stipriem skābju šķīdumiem, šķīstošiem dzelzs sāļiem un dažiem citiem metāliem, piemēram, alumīniju, dzīvsudrabu un cinku. Ja pH ir mazāks par 2 un sajaucot ar 95% etanolu, notiks nogulsnes.
Nātrija karboksimetilceluloze var veidot koaglomerātus ar želatīnu un pektīnu, kā arī var veidot kompleksus ar kolagēnu, kas var nogulsnēt noteiktus pozitīvi lādētus proteīnus.
amatniecība
CMC parasti ir anjonu polimēru savienojums, kas iegūts, dabīgai celulozei reaģējot ar kodīgo sārmu un monohloretiķskābi, ar molekulmasu 6400 (±1000). Galvenie blakusprodukti ir nātrija hlorīds un nātrija glikolāts. CMC pieder pie dabīgās celulozes modifikācijām. Apvienoto Nāciju Organizācijas Pārtikas un lauksaimniecības organizācija (FAO) un Pasaules Veselības organizācija (PVO) to oficiāli sauc par "modificētu celulozi".
Galvenie CMC kvalitātes mērīšanas rādītāji ir aizvietošanas pakāpe (DS) un tīrība. Parasti CMC īpašības atšķiras, ja DS ir atšķirīga; jo augstāka ir aizvietošanas pakāpe, jo spēcīgāka ir šķīdība un jo labāka ir šķīduma caurspīdīgums un stabilitāte. Saskaņā ar ziņojumiem CMC caurspīdīgums ir labāks, ja aizvietošanas pakāpe ir 0,7–1,2, un tā ūdens šķīduma viskozitāte ir vislielākā, ja pH vērtība ir 6–9. Lai nodrošinātu tā kvalitāti, papildus ēterifikācijas aģenta izvēlei jāņem vērā arī daži faktori, kas ietekmē aizvietošanas pakāpi un tīrību, piemēram, sārmu un ēterifikācijas aģenta daudzuma attiecība, ēterifikācijas laiks, ūdens saturs sistēmā, temperatūra, pH vērtība, šķīduma koncentrācija un sāls daudzums utt.
status quo
Lai risinātu izejvielu (no kokvilnas linteriem izgatavotas rafinētas kokvilnas) trūkuma problēmu, pēdējos gados dažas zinātniskās pētniecības vienības manā valstī ir sadarbojušās ar uzņēmumiem, lai visaptveroši izmantotu rīsu salmus, maltu kokvilnu (kokvilnas atlikumus) un tofu atlikumus, lai veiksmīgi ražotu CMC. Ražošanas izmaksas ir ievērojami samazinātas, kas paver jaunu izejvielu avotu CMC rūpnieciskajai ražošanai un nodrošina resursu visaptverošu izmantošanu. No vienas puses, ražošanas izmaksas ir samazinātas, un, no otras puses, CMC attīstās, lai sasniegtu lielāku precizitāti. CMC pētniecība un attīstība galvenokārt ir vērsta uz esošo ražošanas tehnoloģiju pārveidošanu un ražošanas procesa inovācijām, kā arī uz jauniem CMC produktiem ar unikālām īpašībām, piemēram, ārzemēs veiksmīgi izstrādāto un plaši izmantoto "šķīdinātāja-suspensijas metodes" [3] procesu. Tiek ražots jauna veida modificēts CMC ar augstu stabilitāti. Pateicoties augstākai aizvietošanas pakāpei un vienmērīgākam aizvietotāju sadalījumam, to var izmantot plašākā rūpnieciskās ražošanas jomā un sarežģītās lietošanas vidēs, lai izpildītu augstākas procesa prasības. Starptautiski šo jaunā veida modificēto CMC sauc arī par “polianjonisko celulozi (PAC, polianjoniskā celuloze)”.
drošība
Augsta drošība, ADI nav nepieciešami noteikumi, un ir izstrādāti nacionālie standarti [4].
pieteikums
Šim produktam piemīt saistīšanas, sabiezināšanas, stiprināšanas, emulgēšanas, ūdens aiztures un suspensijas funkcijas.
CMC pielietojums pārtikā
FAO un PVO ir apstiprinājušas tīra CMC izmantošanu pārtikā. Tas tika apstiprināts pēc ļoti stingriem bioloģiskiem un toksikoloģiskiem pētījumiem un testiem. Starptautiskā standarta drošā uzņemšana (ADI) ir 25 mg/(kg·d), kas ir aptuveni 1,5 g/d uz cilvēku. Ir ziņots, ka dažiem cilvēkiem, kad uzņemšana sasniedza 10 kg, nebija nekādas toksiskas reakcijas. CMC ir ne tikai labs emulgācijas stabilizators un biezinātājs pārtikas produktos, bet tam ir arī lieliska sasalšanas un kušanas stabilitāte, un tas var uzlabot produkta garšu un pagarināt uzglabāšanas laiku. Sojas pienā, saldējumā, želejā, dzērienos un bundžās izmantotais daudzums ir aptuveni 1% līdz 1,5%. CMC var arī veidot stabilu emulģētu dispersiju ar etiķi, sojas mērci, augu eļļu, augļu sulu, mērci, dārzeņu sulu utt., un deva ir 0,2% līdz 0,5%. Jo īpaši tam piemīt lieliska emulgācijas spēja ar dzīvnieku un augu eļļām, olbaltumvielām un ūdens šķīdumiem, ļaujot tam veidot homogēnu emulsiju ar stabilu veiktspēju. Tā drošības un uzticamības dēļ tā devu neierobežo valsts pārtikas higiēnas standarts ADI. CMC pārtikas nozarē tiek nepārtraukti attīstīta, un ir veikti arī pētījumi par nātrija karboksimetilcelulozes izmantošanu vīna ražošanā.
CMC lietošana medicīnā
Farmācijas nozarē to var izmantot kā emulsijas stabilizatoru injekcijām, saistvielu un tablešu plēvi veidojošu līdzekli. Daži cilvēki ir pierādījuši, ka CMC ir drošs un uzticams pretvēža zāļu nesējs, veicot pamata eksperimentus un dzīvnieku eksperimentus. Izmantojot CMC kā membrānas materiālu, tradicionālās ķīniešu medicīnas Yangyin Shengji pulvera, Yangyin Shengji membrānas, modificēto zāļu formu var izmantot dermabrāzijas operāciju brūcēm un traumatiskām brūcēm. Dzīvnieku modeļu pētījumi ir parādījuši, ka plēve novērš brūču infekciju un tai nav būtiskas atšķirības no marles pārsējiem. Brūču audu šķidruma eksudācijas kontroles un ātras brūču dzīšanas ziņā šī plēve ir ievērojami labāka par marles pārsējiem, un tai ir ietekme uz pēcoperācijas tūskas un brūču kairinājuma mazināšanu. Plēves preparāts, kas izgatavots no polivinilspirta:nātrija karboksimetilcelulozes:polikarboksietilēna attiecībā 3:6:1, ir vislabākā recepte, un tiek palielināts gan adhēzijas, gan izdalīšanās ātrums. Preparāta adhēzija, preparāta uzturēšanās laiks mutes dobumā un zāļu efektivitāte preparātā ir ievērojami uzlabojusies. Bupivakaīns ir spēcīgs lokāls anestēzijas līdzeklis, taču saindēšanās gadījumā tas dažkārt var izraisīt nopietnas sirds un asinsvadu sistēmas blakusparādības. Tāpēc, lai gan bupivakaīnu plaši lieto klīniski, pētījumiem par tā toksisko reakciju profilaksi un ārstēšanu vienmēr ir pievērsta lielāka uzmanība. Farmakoloģiskie pētījumi liecina, ka CIVIC kā ilgstošas darbības viela, kas formulēta ar bupivakaīna šķīdumu, var ievērojami samazināt zāļu blakusparādības. PRK operācijā zemas koncentrācijas tetrakaīna un nesteroīdo pretiekaisuma līdzekļu lietošana kombinācijā ar CMC var ievērojami mazināt pēcoperācijas sāpes. Pēcoperācijas peritoneālo saaugumu profilakse un zarnu nosprostojuma mazināšana ir viens no aktuālākajiem jautājumiem klīniskajā ķirurģijā. Pētījumi liecina, ka CMC ir ievērojami labāks par nātrija hialuronātu pēcoperācijas peritoneālo saaugumu pakāpes samazināšanā un to var izmantot kā efektīvu metodi peritoneālo saaugumu rašanās novēršanai. CMC izmanto pretvēža zāļu katetra aknu arteriālā infūzijā aknu vēža ārstēšanai, kas var ievērojami pagarināt pretvēža zāļu uzturēšanās laiku audzējos, uzlabot pretvēža iedarbību un terapeitisko efektu. Arī dzīvnieku medicīnā CMC ir plašs pielietojumu klāsts. Ir ziņots [5], ka 1% CMC šķīduma intraperitoneāla ievadīšana aitām ievērojami ietekmē distocijas un vēdera saaugumu novēršanu pēc reproduktīvā trakta operācijām mājlopiem.
CMC citos rūpnieciskos pielietojumos
Mazgāšanas līdzekļos CMC var izmantot kā līdzekli pret netīrumu atkārtotu nogulsnēšanos, īpaši hidrofobiem sintētisko šķiedru audumiem, kas ir ievērojami labāk nekā karboksimetilšķiedra.
CMC var izmantot naftas urbumu aizsardzībai kā dubļu stabilizatoru un ūdens aiztures līdzekli naftas urbšanā. Katras naftas urbuma deva ir 2,3 t seklajiem urbumiem un 5,6 t dziļajiem urbumiem;
Tekstilrūpniecībā to izmanto kā līmēšanas līdzekli, biezinātāju drukāšanas un krāsošanas pastai, tekstilizstrādājumu apdrukai un stingrības apdarei. Izmantojot kā līmēšanas līdzekli, tas var uzlabot šķīdību un viskozitāti, un to ir viegli noņemt līmi; kā stingrības līdzekli tā deva ir virs 95%; lietojot kā līmēšanas līdzekli, ievērojami uzlabojas līmplēves izturība un elastība; ar reģenerētu zīda fibroīnu kompozītmateriāla membrāna, kas sastāv no karboksimetilcelulozes, tiek izmantota kā matrica glikozes oksidāzes imobilizēšanai, un glikozes oksidāze un ferocēna karboksilāts tiek imobilizēti, un izgatavotajam glikozes biosensoram ir augstāka jutība un stabilitāte. Pētījumi liecina, ka, sagatavojot silikagela homogenātu ar CMC šķīdumu ar koncentrāciju aptuveni 1% (w/v), sagatavotās plānslāņa plāksnes hromatogrāfiskā veiktspēja ir vislabākā. Tajā pašā laikā optimizētos apstākļos pārklātajai plānslāņa plāksnei ir atbilstoša slāņa izturība, tā ir piemērota dažādām paraugu ņemšanas metodēm un ir viegli lietojama. CMC ir saķere ar lielāko daļu šķiedru un var uzlabot saikni starp šķiedrām. Tā viskozitātes stabilitāte var nodrošināt izmēru vienmērīgumu, tādējādi uzlabojot aušanas efektivitāti. To var izmantot arī kā tekstilizstrādājumu apdares līdzekli, īpaši pastāvīgai grumbu novēršanai, kas rada noturīgas izmaiņas audumos.
CMC var izmantot kā nogulsnēšanās novēršanas līdzekli, emulgatoru, disperģētāju, izlīdzināšanas līdzekli un līmi pārklājumiem. Tas var vienmērīgi sadalīt pārklājuma cietvielu saturu šķīdinātājā, lai pārklājums ilgstoši neslāņotos. To plaši izmanto arī krāsās.
Izmantojot CMC kā flokulantu, tas ir efektīvāks kalcija jonu noņemšanā nekā nātrija glikonāts. Izmantojot to kā katjonu apmaiņas masu, tā apmaiņas kapacitāte var sasniegt 1,6 ml/g.
CMC tiek izmantots kā papīra līmēšanas līdzeklis papīra rūpniecībā, kas var ievērojami uzlabot papīra sauso izturību un mitro izturību, kā arī eļļas izturību, tintes absorbciju un ūdens izturību.
CMC tiek izmantots kā hidrosols kosmētikā un kā biezinātājs zobu pastā, un tā deva ir aptuveni 5%.
CMC var izmantot kā flokulantu, helātu veidotāju, emulgatoru, biezinātāju, ūdens aiztures līdzekli, līmēšanas līdzekli, plēvi veidojošu materiālu utt., un to plaši izmanto arī elektronikā, pesticīdos, ādas izstrādājumos, plastmasā, poligrāfijā, keramikā, zobu pastā, ikdienas ķimikālijās un citās jomās, un, pateicoties tā lieliskajai veiktspējai un plašajam pielietojuma klāstam, tas pastāvīgi paver jaunas pielietojuma jomas, un tirgus perspektīvas ir ārkārtīgi plašas.
Piesardzības pasākumi
(1) Šī produkta saderība ar stiprām skābēm, stipriem sārmiem un smago metālu joniem (piemēram, alumīniju, cinku, dzīvsudrabu, sudrabu, dzelzi utt.) ir kontrindicēta.
(2) Šī produkta pieļaujamā uzņemšana ir 0–25 mg/kg dienā.
Norādījumi
Sajauciet CMC tieši ar ūdeni, lai izveidotu pastveida līmi vēlākai lietošanai. Konfigurējot CMC līmi, vispirms ar maisīšanas ierīci pievienojiet dozēšanas tvertnē noteiktu daudzumu tīra ūdens un, ieslēdzot maisīšanas ierīci, lēnām un vienmērīgi ielejiet CMC dozēšanas tvertnē, nepārtraukti maisot, lai CMC pilnībā integrētos ūdenī un pilnībā izšķīstu. Izšķīdinot CMC, vienmērīgi ielejiet un nepārtraukti maisiet, lai "novērstu aglomerācijas un salipšanas problēmas, samazinātu izšķīdušā CMC daudzumu, kad CMC saskaras ar ūdeni", un lai palielinātu CMC šķīšanas ātrumu. Maisīšanas laiks nav tas pats, kas laiks, kas nepieciešams CMC pilnīgai izšķīšanai. Tie ir divi jēdzieni. Vispārīgi runājot, maisīšanas laiks ir daudz īsāks nekā laiks, kas nepieciešams CMC pilnīgai izšķīšanai. Abiem nepieciešamais laiks ir atkarīgs no konkrētās situācijas.
Maisīšanas laika noteikšanas pamats ir: kadCMCir vienmērīgi izkliedēts ūdenī un nav redzamu lielu kunkuļu, maisīšanu var pārtraukt, ļaujot CMC un ūdenim iesūkties un saplūst viens ar otru stāvošā stāvoklī.
CMC pilnīgai izšķīšanai nepieciešamā laika noteikšanas pamatojums ir šāds:
(1) CMC un ūdens ir pilnībā saistīti, un starp tiem nav cietvielu un šķidruma atdalīšanās;
(2) Jauktā pasta ir vienveidīgā stāvoklī, un virsma ir līdzena un gluda;
(3) Sajauktās pastas krāsa ir gandrīz bezkrāsaina un caurspīdīga, un pastā nav granulētu daļiņu. No brīža, kad CMC tiek ievietota dozēšanas tvertnē un sajaukta ar ūdeni, līdz brīdim, kad CMC ir pilnībā izšķīdis, nepieciešamais laiks ir no 10 līdz 20 stundām.
Publicēšanas laiks: 2024. gada 26. aprīlis