Karboksymetyloceluloza sodowa (znana również jako: karboksymetyloceluloza sodowa, karboksymetyloceluloza,CMCKarboksymetyloceluloza sodowa (sól sodowa karboksymetylocelulozy) jest najszerzej stosowanym i największym w świecie rodzajem celulozy.
CMC-Na, w skrócie, to pochodna celulozy o stopniu polimeryzacji glukozy 100-2000 i względnej masie cząsteczkowej 242,16. Biały, włóknisty lub granulowany proszek. Bezwonny, bezsmakowy, higroskopijny, nierozpuszczalny w rozpuszczalnikach organicznych.
Podstawowe właściwości
1. Struktura molekularna karboksymetylocelulozy sodowej (CMC)
Po raz pierwszy została wyprodukowana w Niemczech w 1918 roku, a opatentowana w 1921 roku i pojawiła się na świecie. Od tego czasu komercyjna produkcja została osiągnięta w Europie. W tamtym czasie był to jedynie surowy produkt, używany jako koloid i spoiwo. W latach 1936-1941 badania nad przemysłowym zastosowaniem karboksymetylocelulozy sodowej były dość aktywne i wynaleziono kilka inspirujących patentów. Podczas II wojny światowej Niemcy używali karboksymetylocelulozy sodowej w syntetycznych detergentach. Hercules wyprodukował karboksymetylocelulozę sodową po raz pierwszy w Stanach Zjednoczonych w 1943 roku, a rafinowaną karboksymetylocelulozę sodową w 1946 roku, która została uznana za bezpieczny dodatek do żywności. Mój kraj zaczął ją przyjmować w latach 70. XX wieku i była szeroko stosowana w latach 90. XX wieku. Jest to obecnie najpowszechniej stosowana i największa ilość celulozy na świecie.
Wzór strukturalny: C6H7O2 (OH) 2OCH2COONa Wzór cząsteczkowy: C8H11O7Na
Produkt ten jest solą sodową eteru karboksymetylocelulozy, włókna anionowego
2. Wygląd karboksymetylocelulozy sodowej (CMC)
Ten produkt jest solą sodową eteru karboksymetylocelulozy, anionowego eteru celulozy, białego lub mlecznobiałego włóknistego proszku lub granulatu, gęstość 0,5-0,7 g/cm3, prawie bezwonny, bezsmakowy, higroskopijny. Łatwo dysperguje w wodzie, tworząc przezroczysty roztwór koloidalny i jest nierozpuszczalny w rozpuszczalnikach organicznych, takich jak etanol [1]. pH 1% roztworu wodnego wynosi 6,5-8,5, gdy pH > 10 lub < 5, lepkość śluzu znacznie spada, a wydajność jest najlepsza przy pH = 7. Stabilny w cieple, lepkość szybko rośnie poniżej 20°C i zmienia się powoli w temperaturze 45°C. Długotrwałe ogrzewanie powyżej 80°C może denaturować koloid i znacznie zmniejszyć lepkość i wydajność. Jest łatwo rozpuszczalny w wodzie, a roztwór jest przezroczysty; jest bardzo stabilny w roztworach alkalicznych, lecz łatwo ulega hydrolizie w kontakcie z kwasem i wytrąca się, gdy wartość pH wynosi 2-3; reaguje również z solami metali wielowartościowych.
Główny cel
Jest stosowany jako zagęstnik w przemyśle spożywczym, jako nośnik leków w przemyśle farmaceutycznym oraz jako spoiwo i środek zapobiegający redepozycji w codziennym przemyśle chemicznym. W przemyśle drukarskim i farbiarskim jest stosowany jako koloid ochronny do środków klejących i past drukarskich. W przemyśle petrochemicznym może być stosowany jako składnik płynu szczelinującego do wydobycia ropy naftowej. [2]
Niezgodność
Karboksymetyloceluloza sodowa jest niekompatybilna z roztworami silnych kwasów, rozpuszczalnymi solami żelaza oraz niektórymi innymi metalami, takimi jak aluminium, rtęć i cynk. Przy pH poniżej 2 i zmieszaniu z 95% etanolem, nastąpi wytrącenie.
Karboksymetyloceluloza sodowa może tworzyć aglomeraty z żelatyną i pektyną, a także kompleksy z kolagenem, co może powodować wytrącanie się niektórych dodatnio naładowanych białek.
rzemiosło
CMC to zazwyczaj anionowy związek polimerowy otrzymywany w reakcji naturalnej celulozy z alkaliami kaustycznymi i kwasem monochlorooctowym, o masie cząsteczkowej 6400 (±1000). Głównymi produktami ubocznymi są chlorek sodu i glikolan sodu. CMC należy do naturalnych modyfikacji celulozy. Organizacja Narodów Zjednoczonych ds. Wyżywienia i Rolnictwa (FAO) oraz Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) oficjalnie nazywają ją „celulozą modyfikowaną”.
Głównymi wskaźnikami pomiaru jakości CMC są stopień podstawienia (DS) i czystość. Ogólnie rzecz biorąc, właściwości CMC są różne, jeśli DS jest różny; im wyższy stopień podstawienia, tym większa rozpuszczalność i lepsza przezroczystość i stabilność roztworu. Według doniesień, przezroczystość CMC jest lepsza, gdy stopień podstawienia wynosi 0,7-1,2, a lepkość jego wodnego roztworu jest największa, gdy wartość pH wynosi 6-9. Aby zapewnić jego jakość, oprócz wyboru środka eteryfikującego, należy również wziąć pod uwagę pewne czynniki, które wpływają na stopień podstawienia i czystość, takie jak zależność między ilością zasady i środka eteryfikującego, czasem eteryfikowania, zawartością wody w układzie, temperaturą, wartością pH, stężeniem roztworu i solą itp.
status quo
Aby rozwiązać problem niedoboru surowców (rafinowanej bawełny z włókien bawełnianych), w ostatnich latach niektóre jednostki naukowo-badawcze w moim kraju nawiązały współpracę z przedsiębiorstwami w celu kompleksowego wykorzystania słomy ryżowej, zmielonej bawełny (bawełny odpadowej) i resztek tofu do produkcji CMC. Znacznie obniżono koszty produkcji, co otwiera nowe źródło surowców do przemysłowej produkcji CMC i umożliwia kompleksowe wykorzystanie zasobów. Z jednej strony obniżono koszty produkcji, a z drugiej strony CMC rozwija się w kierunku wyższej precyzji. Badania i rozwój CMC koncentrują się głównie na transformacji istniejącej technologii produkcji i innowacjach procesu produkcyjnego, a także na nowych produktach CMC o unikalnych właściwościach, takich jak metoda „rozpuszczalnik-zawiesina” [3], która została pomyślnie opracowana za granicą i jest szeroko stosowana. Wytwarzany jest nowy rodzaj modyfikowanej CMC o wysokiej stabilności. Ze względu na wyższy stopień podstawienia i bardziej równomierny rozkład podstawników, może być ona stosowana w szerszym zakresie dziedzin produkcji przemysłowej i złożonych środowiskach użytkowania, aby sprostać wyższym wymaganiom procesowym. Na świecie ten nowy rodzaj modyfikowanej CMC nazywany jest również „celulozą polianionową (PAC, polianionowa celuloza)”.
bezpieczeństwo
Wysoki poziom bezpieczeństwa, ADI nie wymaga regulacji, opracowano normy krajowe [4] .
aplikacja
Produkt ten ma właściwości wiążące, zagęszczające, wzmacniające, emulgujące, zatrzymujące wodę i tworzące zawiesinę.
Zastosowanie CMC w żywności
FAO i WHO zatwierdziły stosowanie czystego CMC w żywności. Zostało to zatwierdzone po przeprowadzeniu bardzo rygorystycznych badań biologicznych i toksykologicznych. Bezpieczne spożycie (ADI) według międzynarodowego standardu wynosi 25 mg/(kg·d), czyli około 1,5 g/d na osobę. Zgłaszano, że u niektórych osób nie wystąpiła żadna reakcja toksyczna, gdy spożycie osiągnęło 10 kg. CMC jest nie tylko dobrym stabilizatorem emulgacji i zagęszczaczem w zastosowaniach spożywczych, ale ma również doskonałą stabilność zamrażania i topnienia oraz może poprawić smak produktu i wydłużyć czas przechowywania. Ilość stosowana w mleku sojowym, lodach, lodach, galaretkach, napojach i puszkach wynosi około 1% do 1,5%. CMC może również tworzyć stabilną dyspersję emulgującą z octem, sosem sojowym, olejem roślinnym, sokiem owocowym, sosem pieczeniowym, sokiem warzywnym itp., a dawkowanie wynosi od 0,2% do 0,5%. W szczególności charakteryzuje się doskonałymi właściwościami emulgującymi w przypadku olejów zwierzęcych i roślinnych, białek oraz roztworów wodnych, co pozwala mu tworzyć jednorodną emulsję o stabilnych parametrach. Ze względu na bezpieczeństwo i niezawodność, jego dawkowanie nie jest ograniczone krajowymi normami higieny żywności ADI. CMC jest stale rozwijany w branży spożywczej, a badania nad zastosowaniem karboksymetylocelulozy sodowej w produkcji wina są również prowadzone.
Zastosowanie CMC w medycynie
W przemyśle farmaceutycznym może być stosowany jako stabilizator emulsji do wstrzykiwań, spoiwo i środek błonotwórczy do tabletek. Niektórzy badacze udowodnili, że CMC jest bezpiecznym i niezawodnym nośnikiem leków przeciwnowotworowych w eksperymentach podstawowych i na zwierzętach. Wykorzystując CMC jako materiał membranowy, zmodyfikowana postać dawkowania tradycyjnego chińskiego proszku Yangyin Shengji, membrana Yangyin Shengji, może być stosowana w przypadku ran pooperacyjnych po dermabrazji i ran pourazowych. Badania na modelach zwierzęcych wykazały, że folia zapobiega infekcjom ran i nie różni się znacząco od opatrunków z gazy. Pod względem kontrolowania wysięku płynu z tkanki rany i szybkiego gojenia się rany, folia ta jest znacznie lepsza niż opatrunki z gazy i zmniejsza obrzęk pooperacyjny i podrażnienie rany. Preparat membranowy wykonany z alkoholu poliwinylowego, karboksymetylocelulozy sodowej i polikarboksyetylenu w stosunku 3:6:1 jest najlepszym rozwiązaniem, a zarówno przyczepność, jak i szybkość uwalniania są zwiększone. Adhezja preparatu, czas jego przebywania w jamie ustnej oraz skuteczność leku w preparacie ulegają znacznej poprawie. Bupiwakaina jest silnym środkiem znieczulającym miejscowo, ale w przypadku zatrucia może czasami powodować poważne działania niepożądane ze strony układu sercowo-naczyniowego. Dlatego, pomimo powszechnego stosowania bupiwakainy w praktyce klinicznej, zawsze większą uwagę poświęcano badaniom nad zapobieganiem i leczeniem jej reakcji toksycznych. Badania farmakologiczne wykazały, że CIVIC, jako substancja o przedłużonym uwalnianiu, formułowana z roztworem bupiwakainy, może znacząco zmniejszyć działania niepożądane leku. W chirurgii PRK, zastosowanie tetrakainy o niskim stężeniu i niesteroidowych leków przeciwzapalnych w połączeniu z CMC może znacząco złagodzić ból pooperacyjny. Zapobieganie pooperacyjnym zrostom otrzewnowym i redukcja niedrożności jelit to jedne z najważniejszych zagadnień w chirurgii klinicznej. Badania wykazały, że CMC jest znacznie skuteczniejsza niż hialuronian sodu w redukcji stopnia pooperacyjnych zrostów otrzewnowych i może być stosowana jako skuteczna metoda zapobiegania ich powstawaniu. CMC jest stosowany w cewnikowej infuzji do tętnicy wątrobowej leków przeciwnowotworowych w leczeniu raka wątroby, co może znacznie wydłużyć czas pozostawania leków przeciwnowotworowych w guzach, zwiększyć ich działanie przeciwnowotworowe i poprawić efekt terapeutyczny. CMC ma również szerokie zastosowanie w weterynarii. Doniesiono [5], że dootrzewnowe wkraplanie 1% roztworu CMC u owiec ma istotny wpływ na zapobieganie dystocji i zrostom brzusznym po zabiegach chirurgicznych układu rozrodczego u zwierząt gospodarskich.
CMC w innych zastosowaniach przemysłowych
W detergentach CMC można stosować jako środek zapobiegający osadzaniu się zabrudzeń, zwłaszcza w przypadku hydrofobowych tkanin z włókien syntetycznych, co jest znacznie lepsze od włókien karboksymetylowych.
CMC może być stosowany do ochrony odwiertów naftowych jako stabilizator płuczki wiertniczej i środek zatrzymujący wodę podczas wierceń. Dawka dla każdego odwiertu wynosi 2,3 tony dla odwiertów płytkich i 5,6 tony dla odwiertów głębokich;
W przemyśle tekstylnym jest stosowany jako środek klejący, zagęszczacz do drukowania i barwienia past, drukowania tekstyliów i usztywniania wykończeniowego. Stosowany jako środek klejący może poprawić rozpuszczalność i lepkość oraz jest łatwy do odklejenia; jako środek usztywniający jego dawka wynosi powyżej 95%; stosowany jako środek klejący, wytrzymałość i elastyczność folii klejącej są znacznie poprawione; z regenerowaną fibroiną jedwabiu Kompozytowa membrana złożona z karboksymetylocelulozy jest stosowana jako matryca do unieruchomienia oksydazy glukozy, a oksydaza glukozy i karboksylan ferrocenu są unieruchomione, a wytworzony biosensor glukozy ma wyższą czułość i stabilność. Badania wykazały, że gdy homogenat żelu krzemionkowego jest przygotowywany z roztworem CMC o stężeniu około 1% (w/v), wydajność chromatograficzna przygotowanej płytki cienkowarstwowej jest najlepsza. Jednocześnie płytka cienkowarstwowa pokryta w zoptymalizowanych warunkach ma odpowiednią wytrzymałość warstwy, nadaje się do różnych technik pobierania próbek i jest łatwa w obsłudze. CMC wykazuje przyczepność do większości włókien i może poprawić wiązanie między nimi. Stabilna lepkość zapewnia jednorodność klejonki, a tym samym poprawia wydajność tkania. Może być również stosowany jako środek wykańczający tekstylia, szczególnie do trwałego wykończenia przeciw zagnieceniom, które zapewnia trwałe zmiany w strukturze tkanin.
CMC może być stosowany jako środek antysedymentacyjny, emulgator, dyspergator, środek wyrównujący i klej do powłok. Umożliwia równomierne rozprowadzenie stałych składników powłoki w rozpuszczalniku, zapobiegając jej rozwarstwianiu przez długi czas. Jest również szeroko stosowany w farbach.
W przypadku zastosowania CMC jako flokulanta, jest on skuteczniejszy niż glukonian sodu w usuwaniu jonów wapnia. W przypadku zastosowania jako kationowymiennika, jego zdolność wymiany może osiągnąć 1,6 ml/g.
CMC jest stosowany w przemyśle papierniczym jako środek zaklejający papier, który może znacząco poprawić wytrzymałość papieru na sucho i na mokro, a także odporność na olej, absorpcję tuszu i odporność na wodę.
CMC jest stosowany jako hydrolat w kosmetykach i jako zagęstnik w paście do zębów, a jego dawka wynosi około 5%.
CMC może być stosowany jako flokulant, środek chelatujący, emulgator, zagęszczacz, środek zatrzymujący wodę, środek klejący, materiał błonotwórczy itp. Jest również szeroko stosowany w elektronice, pestycydach, skórze, tworzywach sztucznych, drukarstwie, ceramice, paście do zębów, codziennych chemikaliach i innych dziedzinach. Ze względu na doskonałą wydajność i szeroki zakres zastosowań, stale otwiera nowe obszary zastosowań, a perspektywy rynkowe są niezwykle szerokie.
Środki ostrożności
(1) Nie zaleca się stosowania tego produktu w połączeniu z silnymi kwasami, silnymi zasadami i jonami metali ciężkich (takich jak aluminium, cynk, rtęć, srebro, żelazo itp.).
(2) Dopuszczalne spożycie tego produktu wynosi 0–25 mg/kg·d.
Instrukcje
Wymieszaj CMC bezpośrednio z wodą, aby uzyskać klej o konsystencji pasty do późniejszego użycia. Podczas konfigurowania kleju CMC, najpierw dodaj pewną ilość czystej wody do zbiornika dozującego za pomocą urządzenia mieszającego, a po włączeniu urządzenia mieszającego powoli i równomiernie wsypuj CMC do zbiornika dozującego, ciągle mieszając, aby CMC w pełni zintegrował się z wodą, CMC mógł się całkowicie rozpuścić. Podczas rozpuszczania CMC, powodem, dla którego należy go równomiernie posypywać i ciągle mieszać, jest „zapobieganie problemom z aglomeracją, aglomeracją i zmniejszenie ilości rozpuszczonego CMC, gdy CMC spotyka się z wodą” oraz zwiększenie szybkości rozpuszczania CMC. Czas mieszania nie jest taki sam, jak czas całkowitego rozpuszczenia CMC. Są to dwa pojęcia. Ogólnie rzecz biorąc, czas mieszania jest znacznie krótszy niż czas całkowitego rozpuszczenia CMC. Czas wymagany dla obu zależy od konkretnej sytuacji.
Podstawą określenia czasu mieszania jest: moment, w którymCMCjest równomiernie rozproszony w wodzie i nie ma widocznych dużych grudek, mieszanie można przerwać, umożliwiając CMC i wodzie wniknięcie i połączenie się ze sobą w stanie stojącym.
Podstawą określenia czasu potrzebnego do całkowitego rozpuszczenia CMC jest:
(1) CMC i woda są całkowicie połączone i nie występuje między nimi rozdział ciało stałe-ciecz;
(2) Wymieszana pasta ma jednorodną konsystencję, a powierzchnia jest płaska i gładka;
(3) Kolor wymieszanej pasty jest niemal bezbarwny i przezroczysty, a w paście nie ma żadnych ziarnistych cząstek. Od momentu wsypania CMC do zbiornika mieszającego i zmieszania z wodą do momentu całkowitego rozpuszczenia CMC wymagany czas wynosi od 10 do 20 godzin.
Czas publikacji: 26-04-2024