Sodná soľ karboxymetylcelulózy (tiež známa ako: sodná soľ karboxymetylcelulózy, karboxymetylcelulóza,CMC, karboxymetylcelulóza sodná, sodná soľ karboxymetylcelulózy) je najpoužívanejší a najväčšie množstvo používaný typ celulózy na svete.
CMC-Na je skrátene derivát celulózy so stupňom polymerizácie glukózy 100 – 2000 a relatívnou molekulovou hmotnosťou 242,16. Biely vláknitý alebo granulovaný prášok. Bez zápachu, chuti, hygroskopický, nerozpustný v organických rozpúšťadlách.
Základné vlastnosti
1. Molekulová štruktúra karboxymetylcelulózy sodnej (CMC)
Prvýkrát ho vyrobilo Nemecko v roku 1918 a patentoval ho v roku 1921 a objavil sa vo svete. Odvtedy sa komerčná výroba dosiahla aj v Európe. V tom čase to bol iba surový produkt používaný ako koloid a spojivo. V rokoch 1936 až 1941 bol priemyselný výskum aplikácie sodnej soli karboxymetylcelulózy pomerne aktívny a bolo vynájdených niekoľko inšpiratívnych patentov. Počas druhej svetovej vojny Nemecko používalo sodnú soľ karboxymetylcelulózy v syntetických detergentoch. Spoločnosť Hercules prvýkrát vyrobila sodnú soľ karboxymetylcelulózy v Spojených štátoch v roku 1943 a v roku 1946 vyrobila rafinovanú sodnú soľ karboxymetylcelulózy, ktorá bola uznaná ako bezpečná potravinárska prísada. Naša krajina ju začala prijímať v 70. rokoch 20. storočia a široko sa používala v 90. rokoch 20. storočia. Je to najpoužívanejšia a najväčšia množnosť celulózy na svete dnes.
Štruktúrny vzorec: C6H7O2 (OH) 2OCH2COONa Molekulárny vzorec: C8H11O7Na
Tento produkt je sodná soľ karboxymetyléteru celulózy, aniónového vlákna
2. Vzhľad sodnej soli karboxymetylcelulózy (CMC)
Tento produkt je sodná soľ karboxymetyléteru celulózy, aniónový éter celulózy, biely alebo mliečne biely vláknitý prášok alebo granulát, hustota 0,5-0,7 g/cm3, takmer bez zápachu, bez chuti, hygroskopický. Ľahko sa disperguje vo vode za vzniku priehľadného koloidného roztoku a je nerozpustný v organických rozpúšťadlách, ako je etanol [1]. pH 1% vodného roztoku je 6,5-8,5, keď je pH > 10 alebo < 5, viskozita slizu sa výrazne znižuje a výkon je najlepší pri pH = 7. Je stabilný voči teplu, viskozita rýchlo stúpa pod 20 °C a pomaly sa mení pri 45 °C. Dlhodobé zahrievanie nad 80 °C môže denaturovať koloid a výrazne znížiť viskozitu a výkon. Je ľahko rozpustný vo vode a roztok je priehľadný; je veľmi stabilný v alkalickom roztoku, ale ľahko sa hydrolyzuje pri pôsobení kyseliny a pri pH 2-3 sa zráža a reaguje aj s polyvalentnými kovovými soľami.
Hlavný účel
Používa sa ako zahusťovadlo v potravinárskom priemysle, ako nosič liečiv vo farmaceutickom priemysle a ako spojivo a činidlo proti opätovnému usadzovaniu v každodennom chemickom priemysle. V tlačiarenskom a farbiarskom priemysle sa používa ako ochranný koloid pre šlichtovacie činidlá a tlačiarenské pasty. V petrochemickom priemysle sa môže použiť ako zložka frakčnej kvapaliny na získavanie ropy. [2]
Nekompatibilita
Sodná soľ karboxymetylcelulózy je nekompatibilná so silnými kyslými roztokmi, rozpustnými soľami železa a niektorými inými kovmi, ako je hliník, ortuť a zinok. Pri pH nižšom ako 2 a po zmiešaní s 95 % etanolom dôjde k zrážaniu.
Sodná soľ karboxymetylcelulózy môže tvoriť koaglomeráty so želatínou a pektínom a môže tiež tvoriť komplexy s kolagénom, čo môže vyzrážať určité pozitívne nabité proteíny.
remeslo
CMC je zvyčajne aniónová polymérna zlúčenina pripravená reakciou prírodnej celulózy s hydroxidom alkalickým a kyselinou monochlóroctovou s molekulovou hmotnosťou 6400 (±1 000). Hlavnými vedľajšími produktmi sú chlorid sodný a glykolát sodný. CMC patrí medzi prírodné modifikácie celulózy. Organizácia Spojených národov pre výživu a poľnohospodárstvo (FAO) a Svetová zdravotnícka organizácia (WHO) ju oficiálne nazývajú „modifikovaná celulóza“.
Hlavnými ukazovateľmi na meranie kvality CMC sú stupeň substitúcie (DS) a čistota. Vo všeobecnosti sa vlastnosti CMC líšia v závislosti od DS; čím vyšší je stupeň substitúcie, tým silnejšia je rozpustnosť a tým lepšia je transparentnosť a stabilita roztoku. Podľa správ je transparentnosť CMC lepšia, keď je stupeň substitúcie 0,7 – 1,2, a viskozita jej vodného roztoku je najväčšia, keď je hodnota pH 6 – 9. Aby sa zabezpečila jej kvalita, okrem výberu éterifikačného činidla je potrebné zvážiť aj niektoré faktory, ktoré ovplyvňujú stupeň substitúcie a čistotu, ako napríklad vzťah medzi množstvom alkálie a éterifikačného činidla, čas éterifikácie, obsah vody v systéme, teplota, hodnota pH, koncentrácia roztoku a soľ atď.
súčasný stav
S cieľom vyriešiť nedostatok surovín (rafinovanej bavlny vyrobenej z bavlneného linteru) v posledných rokoch niektoré vedeckovýskumné jednotky v mojej krajine spolupracovali s podnikmi na komplexnom využití ryžovej slamy, mletej bavlny (odpadovej bavlny) a tofu na úspešnú výrobu CMC. Výrobné náklady sa výrazne znížili, čo otvára nový zdroj surovín pre priemyselnú výrobu CMC a dosahuje komplexné využitie zdrojov. Na jednej strane sa znížili výrobné náklady a na druhej strane sa CMC vyvíja smerom k vyššej presnosti. Výskum a vývoj CMC sa zameriava najmä na transformáciu existujúcich výrobných technológií a inovácie výrobných procesov, ako aj na nové produkty CMC s jedinečnými vlastnosťami, ako je napríklad proces „metóda rozpúšťadlovej suspenzie“ [3], ktorý bol úspešne vyvinutý v zahraničí a široko používaný. Vyrába sa nový typ modifikovanej CMC s vysokou stabilitou. Vďaka vyššiemu stupňu substitúcie a rovnomernejšiemu rozloženiu substituentov sa môže používať v širšej škále priemyselných výrobných oblastí a zložitých prostredí na splnenie vyšších procesných požiadaviek. Medzinárodne sa tento nový typ modifikovanej CMC nazýva aj „polyaniónová celulóza (PAC, Polyanionic cellulose)“.
bezpečnosť
Vysoká bezpečnosť, ADI nepotrebuje predpisy a boli formulované národné normy [4].
aplikácia
Tento produkt má funkcie viazania, zahusťovania, spevňovania, emulgácie, zadržiavania vody a suspendovania.
Aplikácia CMC v potravinách
FAO a WHO schválili používanie čistej CMC v potravinách. Schválenie bolo vykonané po veľmi prísnom biologickom a toxikologickom výskume a testoch. Bezpečný príjem (ADI) podľa medzinárodného štandardu je 25 mg/(kg·d), čo je približne 1,5 g/d na osobu. Bolo hlásené, že niektorí ľudia nemali žiadnu toxickú reakciu, keď príjem dosiahol 10 kg. CMC je nielen dobrým stabilizátorom emulgácie a zahusťovadlom v potravinárskych aplikáciách, ale má aj vynikajúcu stabilitu pri mrazení a topení a môže zlepšiť chuť produktu a predĺžiť dobu skladovania. Množstvo používané v sójovom mlieku, zmrzline, želé, nápojoch a plechovkách je približne 1 % až 1,5 %. CMC môže tiež tvoriť stabilnú emulgovanú disperziu s octom, sójovou omáčkou, rastlinným olejom, ovocnou šťavou, omáčkou, zeleninovou šťavou atď. a dávkovanie je 0,2 % až 0,5 %. Má najmä vynikajúci emulgačný účinok na živočíšne a rastlinné oleje, bielkoviny a vodné roztoky, čo jej umožňuje tvoriť homogénnu emulziu so stabilným výkonom. Vďaka svojej bezpečnosti a spoľahlivosti nie je jeho dávkovanie obmedzené národnou normou pre hygienu potravín ADI. CMC sa v potravinárstve neustále vyvíja a vykonáva sa aj výskum aplikácie karboxymetylcelulózy sodnej pri výrobe vína.
Použitie CMC v medicíne
Vo farmaceutickom priemysle sa môže používať ako stabilizátor emulzie pre injekcie, spojivo a filmotvorné činidlo pre tablety. Niektorí ľudia dokázali, že CMC je bezpečný a spoľahlivý nosič protirakovinových liečiv prostredníctvom základných a zvieracích experimentov. Použitím CMC ako membránového materiálu sa modifikovaná lieková forma tradičnej čínskej medicíny Yangyin Shengji Powder, Yangyin Shengji Membrane, môže použiť na rany po dermabrázii a traumatické rany. Štúdie na zvieracích modeloch ukázali, že film zabraňuje infekcii rany a nemá žiadny významný rozdiel oproti gázovým obväzom. Pokiaľ ide o kontrolu exsudácie tkanivovej tekutiny z rany a rýchle hojenie rán, tento film je výrazne lepší ako gázové obväzy a má za následok zníženie pooperačného edému a podráždenia rany. Najlepším receptom je filmový prípravok vyrobený z polyvinylalkoholu: sodnej soli karboxymetylcelulózy: polykarboxyetylénu v pomere 3:6:1 a zvyšuje sa priľnavosť aj rýchlosť uvoľňovania. Výrazne sa zlepšuje priľnavosť prípravku, doba zotrvania prípravku v ústnej dutine a účinnosť lieku v prípravku. Bupivakaín je silné lokálne anestetikum, ale pri otrave môže niekedy spôsobiť závažné kardiovaskulárne vedľajšie účinky. Preto, hoci sa bupivakaín široko používa v klinickej praxi, výskumu prevencie a liečby jeho toxických reakcií sa vždy venovala väčšia pozornosť. Farmakologické štúdie ukázali, že CIVIC ako látka s predĺženým uvoľňovaním formulovaná s roztokom bupivakaínu môže významne znížiť vedľajšie účinky lieku. Pri PRK chirurgii môže použitie nízkokoncentrovaného tetrakaínu a nesteroidných protizápalových liekov v kombinácii s CMC výrazne zmierniť pooperačnú bolesť. Prevencia pooperačných peritoneálnych adhézií a zníženie črevnej obštrukcie sú jedným z najproblematickejších problémov v klinickej chirurgii. Štúdie ukázali, že CMC je výrazne lepší ako hyaluronát sodný pri znižovaní stupňa pooperačných peritoneálnych adhézií a môže sa použiť ako účinná metóda na prevenciu vzniku peritoneálnych adhézií. CMC sa používa pri katétrovej pečeňovej arteriálnej infúzii protirakovinových liekov na liečbu rakoviny pečene, čo môže výrazne predĺžiť dobu zotrvania protirakovinových liekov v nádoroch, zvýšiť protinádorovú silu a zlepšiť terapeutický účinok. V veterinárnej medicíne má CMC tiež široké spektrum použitia. Bolo publikované [5], že intraperitoneálna instilácia 1 % roztoku CMC bahniciam má významný vplyv na prevenciu dystokie a brušných zrastí po operácii reprodukčného traktu hospodárskych zvierat.
CMC v iných priemyselných aplikáciách
V detergentoch sa CMC môže použiť ako činidlo proti opätovnému usadzovaniu nečistôt, najmä pre hydrofóbne syntetické vláknité tkaniny, čo je výrazne lepšie ako karboxymetylové vlákno.
CMC sa môže použiť na ochranu ropných vrtov ako stabilizátor kalu a prostriedok na zadržiavanie vody pri ťažbe ropy. Dávkovanie na každý ropný vrt je 2,3 tony pre plytké vrty a 5,6 tony pre hlboké vrty;
V textilnom priemysle sa používa ako šlichtovadlo, zahusťovadlo pre tlačiarenské a farbiace pasty, textilnú tlač a spevňujúcu povrchovú úpravu. Pri použití ako šlichtovadlo môže zlepšiť rozpustnosť a viskozitu a ľahko sa odšlichtuje; ako spevňujúce činidlo je jeho dávkovanie nad 95 %; pri použití ako šlichtovadlo sa výrazne zlepšuje pevnosť a flexibilita šlichtovacej fólie; s regenerovaným hodvábnym fibroínom sa ako matrica na imobilizáciu glukózooxidázy používa kompozitná membrána zložená z karboxymetylcelulózy, ktorá imobilizuje glukózooxidázu a ferocénkarboxylát a vyrobený glukózový biosenzor má vyššiu citlivosť a stabilitu. Štúdie ukázali, že keď sa homogenát silikagélu pripraví s roztokom CMC s koncentráciou približne 1 % (hmotn./obj.), chromatografický výkon pripravenej tenkovrstvovej platne je najlepší. Zároveň má tenkovrstvová platňa potiahnutá za optimalizovaných podmienok vhodnú pevnosť vrstvy, je vhodná pre rôzne techniky odberu vzoriek a ľahko sa s ňou pracuje. CMC má priľnavosť k väčšine vlákien a môže zlepšiť väzbu medzi vláknami. Stabilita jeho viskozity môže zabezpečiť rovnomernosť glejenia, čím sa zlepšuje účinnosť tkania. Môže sa tiež použiť ako prostriedok na konečnú úpravu textílií, najmä na trvalú úpravu proti vráskam, ktorá prináša trvalé zmeny látkam.
CMC sa môže používať ako antisedimentačné činidlo, emulgátor, dispergačné činidlo, vyrovnávacie činidlo a lepidlo pre nátery. Dokáže zabezpečiť rovnomerné rozloženie tuhých zložiek náteru v rozpúšťadle, takže náter sa dlhodobo neodlupuje. Široko sa používa aj vo farbách.
Keď sa CMC používa ako flokulant, je pri odstraňovaní vápenatých iónov účinnejší ako glukonát sodný. Pri použití ako katexu môže jeho výmenná kapacita dosiahnuť 1,6 ml/g.
CMC sa používa ako glejovadlo v papierenskom priemysle, ktoré môže výrazne zlepšiť pevnosť papiera za sucha a za mokra, ako aj odolnosť voči olejom, absorpciu atramentu a vodeodolnosť.
CMC sa používa ako hydrosol v kozmetike a ako zahusťovadlo v zubných pastách a jej dávkovanie je približne 5 %.
CMC sa môže používať ako flokulant, chelatačné činidlo, emulgátor, zahusťovadlo, vodozadržiavacie činidlo, šlichtovadlo, filmotvorný materiál atď. A je tiež široko používaná v elektronike, pesticídoch, koži, plastoch, tlači, keramike, zubných pastách, každodenných chemikáliách a ďalších oblastiach. Vďaka svojmu vynikajúcemu výkonu a širokému spektru použitia neustále otvára nové oblasti použitia a trhové vyhliadky sú mimoriadne široké.
Prevencia
(1) Kompatibilita tohto produktu so silnými kyselinami, silnými zásadami a iónmi ťažkých kovov (ako je hliník, zinok, ortuť, striebro, železo atď.) je kontraindikovaná.
(2) Povolený príjem tohto produktu je 0 – 25 mg/kg·deň.
Pokyny
Zmiešajte CMC priamo s vodou, aby ste získali pastovité lepidlo na neskoršie použitie. Pri konfigurovaní lepidla CMC najskôr pridajte určité množstvo čistej vody do dávkovacej nádrže pomocou miešadla a po zapnutí miešadla pomaly a rovnomerne nasypte CMC do dávkovacej nádrže za stáleho miešania, aby sa CMC úplne integrovala s vodou a mohla sa úplne rozpustiť. Pri rozpúšťaní CMC by sa mala rovnomerne nasypať a neustále miešať, aby sa „predišlo problémom s aglomeráciou, zhlukovaním a znížilo sa množstvo rozpustenej CMC pri stretnutí CMC s vodou“ a aby sa zvýšila rýchlosť rozpúšťania CMC. Čas miešania nie je rovnaký ako čas potrebný na úplné rozpustenie CMC. Sú to dva pojmy. Vo všeobecnosti je čas miešania oveľa kratší ako čas potrebný na úplné rozpustenie CMC. Čas potrebný na oba pojmy závisí od konkrétnej situácie.
Základom pre určenie času miešania je: kedyCMCje rovnomerne rozptýlený vo vode a nie sú tam žiadne zjavné veľké hrudky, miešanie sa môže zastaviť, čo umožní CMC a vode preniknúť a spojiť sa v stojacom stave.
Základ pre určenie času potrebného na úplné rozpustenie CMC je nasledovný:
(1) CMC a voda sú úplne viazané a medzi nimi nedochádza k oddeleniu tuhej a kvapalnej látky;
(2) Zmiešaná pasta je v jednotnom stave a povrch je rovný a hladký;
(3) Farba zmiešanej pasty je takmer bezfarebná a priehľadná a neobsahuje žiadne zrnité častice. Od okamihu, keď sa CMC vloží do dávkovacej nádrže a zmieša s vodou, až po okamih, keď sa CMC úplne rozpustí, je potrebný čas 10 až 20 hodín.
Čas uverejnenia: 26. apríla 2024