Natriumkarboksymetylcellulose (også kjent som: natriumkarboksymetylcellulose, karboksymetylcellulose,CMC, Karboksymetyl, cellulosenatrium, natriumsalt av kaboksymetylcellulose) er den mest brukte og den største mengden som brukes i verden i dag.
CMC-Na er forkortet til et cellulosederivat med en glukosepolymerisasjonsgrad på 100–2000 og en relativ molekylmasse på 242,16. Hvitt fiberaktig eller granulært pulver. Luktfritt, smakløst, smakløst, hygroskopisk, uløselig i organiske løsemidler.
Grunnleggende egenskaper
1. Molekylstruktur av natriumkarboksymetylcellulose (CMC)
Den ble først produsert i Tyskland i 1918, og den ble patentert i 1921 og dukket opp i verden. Kommersiell produksjon har siden blitt oppnådd i Europa. På den tiden var det bare et råprodukt, brukt som kolloid og bindemiddel. Fra 1936 til 1941 var den industrielle anvendelsen av natriumkarboksymetylcellulose ganske aktiv, og flere inspirerende patenter ble oppfunnet. Under andre verdenskrig brukte Tyskland natriumkarboksymetylcellulose i syntetiske vaskemidler. Hercules produserte natriumkarboksymetylcellulose for første gang i USA i 1943, og produserte raffinert natriumkarboksymetylcellulose i 1946, som ble anerkjent som et trygt mattilsetningsstoff. Mitt land begynte å ta i bruk det på 1970-tallet, og det ble mye brukt på 1990-tallet. Det er den mest brukte og største mengden cellulose i verden i dag.
Strukturformel: C6H7O2 (OH) 2OCH2COONa Molekylformel: C8H11O7Na
Dette produktet er natriumsaltet av cellulosekarboksymetyleter, en anionisk fiber
2. Utseende av natriumkarboksymetylcellulose (CMC)
Dette produktet er natriumsaltet av cellulosekarboksymetyleter, en anionisk celluloseeter, hvitt eller melkehvitt fiberholdig pulver eller granulat, tetthet 0,5–0,7 g/cm3, nesten luktfritt, smakløst, hygroskopisk. Det er lett å dispergere i vann for å danne en gjennomsiktig kolloidal løsning, og er uløselig i organiske løsningsmidler som etanol [1]. pH-verdien til en 1 % vandig løsning er 6,5–8,5, når pH > 10 eller < 5, synker viskositeten til slimet betydelig, og ytelsen er best når pH = 7. Stabil mot varme, viskositeten stiger raskt under 20 °C, og endres sakte ved 45 °C. Langvarig oppvarming over 80 °C kan denaturere kolloidet og redusere viskositeten og ytelsen betydelig. Det er lett løselig i vann, og løsningen er gjennomsiktig; det er veldig stabilt i alkalisk løsning, men det hydrolyseres lett når det møter syre, og det vil utfelles når pH-verdien er 2–3, og det vil også reagere med flerverdige metallsalter.
Hovedformålet
Det brukes som fortykningsmiddel i næringsmiddelindustrien, som legemiddelbærer i farmasøytisk industri, og som bindemiddel og anti-reavsetningsmiddel i den daglige kjemiske industrien. I trykkeri- og fargeindustrien brukes det som et beskyttende kolloid for limingsmidler og trykkpastaer. I petrokjemisk industri kan det brukes som en komponent i oljeutvinningsfraktureringsvæske. [2]
Inkompatibilitet
Natriumkarboksymetylcellulose er uforenlig med sterke syreløsninger, løselige jernsalter og noen andre metaller som aluminium, kvikksølv og sink. Når pH-verdien er lavere enn 2, og når det blandes med 95 % etanol, vil det oppstå utfelling.
Natriumkarboksymetylcellulose kan danne koagglomerater med gelatin og pektin, og kan også danne komplekser med kollagen, som kan utfelle visse positivt ladede proteiner.
håndverk
CMC er vanligvis en anionisk polymerforbindelse fremstilt ved å reagere naturlig cellulose med kaustisk alkali og monokloreddiksyre, med en molekylvekt på 6400 (± 1000). De viktigste biproduktene er natriumklorid og natriumglykolat. CMC tilhører en gruppe naturlig cellulosemodifisering. FNs organisasjon for ernæring og landbruk (FAO) og Verdens helseorganisasjon (WHO) har offisielt kalt det «modifisert cellulose».
De viktigste indikatorene for å måle kvaliteten på CMC er substitusjonsgrad (DS) og renhet. Generelt sett er egenskapene til CMC forskjellige hvis DS er forskjellig; jo høyere substitusjonsgrad, desto sterkere løselighet, og desto bedre er løsningens gjennomsiktighet og stabilitet. Ifølge rapporter er CMCs gjennomsiktighet bedre når substitusjonsgraden er 0,7–1,2, og viskositeten til den vandige løsningen er størst når pH-verdien er 6–9. For å sikre kvaliteten, i tillegg til valg av foretringsmiddel, må man også vurdere noen faktorer som påvirker substitusjonsgraden og renheten, for eksempel forholdet mellom mengden alkali og foretringsmiddel, foretringstid, vanninnhold i systemet, temperatur, pH-verdi, løsningskonsentrasjon og salt osv.
status quo
For å løse mangelen på råvarer (raffinert bomull laget av bomullslint) har noen vitenskapelige forskningsenheter i landet mitt de siste årene samarbeidet med bedrifter for å utnytte risstrå, malt bomull (bomullsavfall) og tofubunnfall på en vellykket måte for å produsere CMC. Produksjonskostnadene reduseres kraftig, noe som åpner for en ny kilde til råvarer for industriell produksjon av CMC og realiserer omfattende ressursutnyttelse. På den ene siden reduseres produksjonskostnadene, og på den andre siden utvikler CMC seg mot høyere presisjon. Forskningen og utviklingen av CMC fokuserer hovedsakelig på transformasjon av eksisterende produksjonsteknologi og innovasjon av produksjonsprosessen, samt nye CMC-produkter med unike egenskaper, for eksempel "løsemiddel-oppslemmingsmetoden" [3] som har blitt utviklet med suksess i utlandet og har blitt mye brukt. En ny type modifisert CMC med høy stabilitet produseres. På grunn av den høyere substitusjonsgraden og den mer jevne fordelingen av substituenter, kan den brukes i et bredere spekter av industrielle produksjonsfelt og komplekse bruksmiljøer for å møte høyere prosesskrav. Internasjonalt kalles denne nye typen modifisert CMC også «polyanionisk cellulose (PAC, Poly anionisk cellulose)».
sikkerhet
Høy sikkerhet, ADI trenger ikke forskrifter, og nasjonale standarder er utformet [4].
søknad
Dette produktet har funksjonene binding, fortykning, styrking, emulgering, vannretensjon og suspensjon.
Anvendelse av CMC i mat
FAO og WHO har godkjent bruken av ren CMC i mat. Det ble godkjent etter svært streng biologisk og toksikologisk forskning og tester. Det sikre inntaket (ADI) i henhold til den internasjonale standarden er 25 mg/(kg·d), det vil si omtrent 1,5 g/d per person. Det har blitt rapportert at noen personer ikke hadde noen toksiske reaksjoner når inntaket nådde 10 kg. CMC er ikke bare en god emulgeringsstabilisator og fortykningsmiddel i matvareapplikasjoner, men har også utmerket fryse- og smeltestabilitet, og kan forbedre smaken på produktet og forlenge lagringstiden. Mengden som brukes i soyamelk, iskrem, gelé, drikkevarer og bokser er omtrent 1 % til 1,5 %. CMC kan også danne en stabil emulgert dispersjon med eddik, soyasaus, vegetabilsk olje, fruktjuice, saus, grønnsaksjuice osv., og doseringen er 0,2 % til 0,5 %. Spesielt har den utmerket emulgeringsevne for animalske og vegetabilske oljer, proteiner og vandige løsninger, noe som gjør det mulig å danne en homogen emulsjon med stabil ytelse. På grunn av sikkerheten og påliteligheten er doseringen ikke begrenset av den nasjonale ADI-standarden for mathygiene. CMC har blitt kontinuerlig utviklet innen næringsmiddelfeltet, og det har også blitt utført forskning på bruk av natriumkarboksymetylcellulose i vinproduksjon.
Bruken av CMC i medisin
I farmasøytisk industri kan den brukes som emulsjonsstabilisator for injeksjoner, bindemiddel og filmdannende middel for tabletter. Noen har bevist at CMC er en trygg og pålitelig bærer av kreftmedisiner gjennom grunnleggende og dyreforsøk. Ved å bruke CMC som membranmateriale kan den modifiserte doseringsformen av det tradisjonelle kinesiske medisinen Yangyin Shengji-pulveret, Yangyin Shengji-membran, brukes til dermabrasjonsoperasjonssår og traumatiske sår. Dyremodellstudier har vist at filmen forhindrer sårinfeksjon og ikke har noen signifikant forskjell fra gasbind. Når det gjelder å kontrollere sårvæskeeksudasjon og rask sårheling, er denne filmen betydelig bedre enn gasbind, og har effekten av å redusere postoperativt ødem og sårirritasjon. Filmpreparatet laget av polyvinylalkohol: natriumkarboksymetylcellulose: polykarboksyetylen i et forhold på 3:6:1 er den beste resepten, og både adhesjonen og frigjøringshastigheten økes. Både adhesjonen til preparatet, preparatets oppholdstid i munnhulen og medisinens effekt i preparatet forbedres betydelig. Bupivakain er et kraftig lokalbedøvelsesmiddel, men det kan noen ganger gi alvorlige kardiovaskulære bivirkninger ved forgiftning. Derfor, selv om bupivakain er mye brukt klinisk, har forskning på forebygging og behandling av dets toksiske reaksjoner alltid fått mer oppmerksomhet. Farmakologiske studier har vist at CIVIC som et stoff med forlenget frigivelse formulert med bupivakainløsning kan redusere bivirkningene av legemidlet betydelig. I PRK-kirurgi kan bruk av lavkonsentrert tetrakain og ikke-steroide antiinflammatoriske legemidler kombinert med CMC lindre postoperative smerter betydelig. Forebygging av postoperative peritoneale adhesjoner og reduksjon av tarmobstruksjon er et av de mest bekymrede problemstillingene i klinisk kirurgi. Studier har vist at CMC er betydelig bedre enn natriumhyaluronat når det gjelder å redusere graden av postoperative peritoneale adhesjoner, og kan brukes som en effektiv metode for å forhindre forekomst av peritoneale adhesjoner. CMC brukes i kateterhepatisk arteriell infusjon av kreftmedisiner for behandling av leverkreft, noe som kan forlenge oppholdstiden til kreftmedisiner i svulster betydelig, forbedre antitumorkraften og forbedre den terapeutiske effekten. Innen dyremedisin har CMC også et bredt spekter av bruksområder. Det har blitt rapportert [5] at intraperitoneal instillasjon av 1 % CMC-løsning til søyer har en betydelig effekt på å forhindre dystoki og abdominale sammenvoksninger etter kirurgi i reproduksjonskanalene hos husdyr.
CMC i andre industrielle applikasjoner
I vaskemidler kan CMC brukes som et middel mot smussavsetning, spesielt for hydrofobe syntetiske fiberstoffer, noe som er betydelig bedre enn karboksymetylfiber.
CMC kan brukes til å beskytte oljebrønner som slamstabilisator og vannretensjonsmiddel i oljeboring. Doseringen for hver oljebrønn er 2,3 tonn for grunne brønner og 5,6 tonn for dype brønner;
I tekstilindustrien brukes det som limingsmiddel, fortykningsmiddel for trykk- og fargepasta, tekstiltrykk og avstivning av etterbehandling. Når det brukes som limingsmiddel, kan det forbedre løselighet og viskositet, og det er lett å avlime; som avstivningmiddel er doseringen over 95 %; når det brukes som limingsmiddel, forbedres styrken og fleksibiliteten til limfilmen betydelig; med regenerert silkefibroin brukes komposittmembranen bestående av karboksymetylcellulose som matrise for immobilisering av glukoseoksidase, og glukoseoksidase og ferrocenkarboksylat immobiliseres, og den fremstilte glukosebiosensoren har høyere følsomhet og stabilitet. Studier har vist at når silikagelhomogenatet fremstilles med en CMC-løsning med en konsentrasjon på omtrent 1 % (w/v), er den kromatografiske ytelsen til den fremstilte tynnsjiktsplaten best. Samtidig har den tynnsjiktsplaten som er belagt under optimaliserte forhold passende lagstyrke, egnet for ulike prøvetakingsteknikker, enkel å betjene. CMC har adhesjon til de fleste fibre og kan forbedre bindingen mellom fibrene. Viskositetens stabilitet kan sikre ensartet liming, og dermed forbedre vevingseffektiviteten. Den kan også brukes som et etterbehandlingsmiddel for tekstiler, spesielt for permanent anti-rynkebehandling, noe som gir varige endringer i tekstiler.
CMC kan brukes som et anti-sedimenteringsmiddel, emulgator, dispergeringsmiddel, utjevningsmiddel og lim for belegg. Det kan fordele det faste stoffet i belegget jevnt i løsningsmidlet, slik at belegget ikke delaminerer over lengre tid. Det er også mye brukt i maling.
Når CMC brukes som flokkuleringsmiddel, er det mer effektivt enn natriumglukonat til å fjerne kalsiumioner. Når det brukes som kationbytter, kan utvekslingskapasiteten nå 1,6 ml/g.
CMC brukes som papirlimingsmiddel i papirindustrien, noe som kan forbedre papirets tørrstyrke og våtstyrke betydelig, samt oljebestandighet, blekkabsorpsjon og vannbestandighet.
CMC brukes som hydrosol i kosmetikk og som fortykningsmiddel i tannkrem, og doseringen er omtrent 5 %.
CMC kan brukes som flokkuleringsmiddel, chelateringsmiddel, emulgator, fortykningsmiddel, vannholdende middel, limingsmiddel, filmdannende materiale, etc., og er også mye brukt i elektronikk, plantevernmidler, lær, plast, trykking, keramikk, tannkrem, daglige kjemikalier og andre felt, og på grunn av sin utmerkede ytelse og brede bruksområder åpner den stadig opp nye bruksfelt, og markedsutsiktene er ekstremt brede.
Forholdsregler
(1) Dette produktets kompatibilitet med sterke syrer, sterke alkalier og tungmetallioner (som aluminium, sink, kvikksølv, sølv, jern osv.) er kontraindisert.
(2) Tillatt inntak av dette produktet er 0–25 mg/kg·d.
Instruksjoner
Bland CMC direkte med vann for å lage en pastaaktig lim til senere bruk. Når du konfigurerer CMC-lim, tilsett først en viss mengde rent vann i blandetanken med en omrører, og når omrøreren er slått på, dryss CMC sakte og jevnt i blandetanken under kontinuerlig omrøring, slik at CMC fullstendig integrert med vann, kan oppløses fullstendig. Når CMC er oppløst, er grunnen til at det bør drysses jevnt og omrøres kontinuerlig for å "forebygge problemer med agglomerering og redusere mengden CMC som er oppløst når CMC møter vann", og for å øke oppløsningshastigheten til CMC. Omrøringstiden er ikke den samme som tiden det tar for CMC å oppløses fullstendig. De er to konsepter. Generelt sett er omrøringstiden mye kortere enn tiden det tar for CMC å oppløses fullstendig. Tiden som kreves for de to avhenger av den spesifikke situasjonen.
Grunnlaget for å bestemme røretiden er: nårCMCer jevnt fordelt i vannet og det ikke er noen synlige store klumper, kan omrøringen stoppes, slik at CMC og vann kan trenge inn og smelte sammen i stående tilstand.
Grunnlaget for å bestemme tiden som kreves for at CMC skal oppløses fullstendig er som følger:
(1) CMC og vann er fullstendig bundet, og det er ingen separasjon mellom fast og flytende materiale;
(2) Den blandede pastaen er i en jevn tilstand, og overflaten er flat og glatt;
(3) Fargen på den blandede pastaen er nesten fargeløs og gjennomsiktig, og det er ingen kornformede gjenstander i pastaen. Fra CMC helles i blandetanken og blandes med vann til CMC er fullstendig oppløst, er den nødvendige tiden mellom 10 og 20 timer.
Publisert: 26. april 2024