Natriumkarboximetylcellulosa (även känd som: natriumkarboximetylcellulosa, karboximetylcellulosa,CMC, Karboximetyl, cellulosanatrium, natriumsaltet av karboximetylcellulosa) är den mest använda och den största mängden som används i världen idag.
CMC-Na är förkortat ett cellulosaderivat med en glukospolymerisationsgrad på 100–2000 och en relativ molekylmassa på 242,16. Vitt fibröst eller granulärt pulver. Luktfritt, smaklöst, hygroskopiskt, olösligt i organiska lösningsmedel.
Grundläggande egenskaper
1. Molekylstruktur av natriumkarboximetylcellulosa (CMC)
Den tillverkades först i Tyskland 1918, patenterades 1921 och dök upp i världen. Kommersiell produktion har sedan dess uppnåtts i Europa. Vid den tiden var det bara en råprodukt som användes som kolloid och bindemedel. Från 1936 till 1941 var den industriella tillämpningsforskningen av natriumkarboximetylcellulosa ganska aktiv, och flera inspirerande patent uppfanns. Under andra världskriget använde Tyskland natriumkarboximetylcellulosa i syntetiska tvättmedel. Hercules tillverkade natriumkarboximetylcellulosa för första gången i USA 1943 och producerade raffinerad natriumkarboximetylcellulosa 1946, vilket erkändes som ett säkert livsmedelstillsats. Mitt land började använda det på 1970-talet och det användes i stor utsträckning på 1990-talet. Det är den mest använda och största mängden cellulosa i världen idag.
Strukturformel: C6H7O2 (OH) 2OCH2COONa Molekylformel: C8H11O7Na
Denna produkt är natriumsaltet av cellulosakarboximetyleter, en anjonisk fiber
2. Utseende av natriumkarboximetylcellulosa (CMC)
Denna produkt är natriumsaltet av cellulosakarboximetyleter, en anjonisk cellulosaeter, vitt eller mjölkvitt fiberpulver eller granulat, densitet 0,5-0,7 g/cm3, nästan luktfri, smaklös, hygroskopisk. Den är lätt att dispergera i vatten för att bilda en transparent kolloidal lösning och är olöslig i organiska lösningsmedel som etanol [1]. pH-värdet för en 1% vattenlösning är 6,5-8,5, när pH > 10 eller < 5 minskar viskositeten hos slemmet avsevärt och prestandan är bäst när pH = 7. Stabil mot värme, viskositeten stiger snabbt under 20 °C och förändras långsamt vid 45 °C. Långvarig uppvärmning över 80 °C kan denaturera kolloiden och avsevärt minska viskositeten och prestandan. Den är lättlöslig i vatten och lösningen är transparent; den är mycket stabil i alkalisk lösning, men den hydrolyseras lätt när den möter syra och den kommer att fällas ut när pH-värdet är 2-3, och den kommer också att reagera med flervärda metallsalter.
Det huvudsakliga syftet
Det används som förtjockningsmedel inom livsmedelsindustrin, som läkemedelsbärare inom läkemedelsindustrin och som bindemedel och anti-återutfällningsmedel inom den dagliga kemiska industrin. Inom tryck- och färgningsindustrin används det som en skyddande kolloid för limningsmedel och tryckpastor. Inom petrokemisk industri kan det användas som en komponent i oljeåtervinningsfraktureringsvätska. [2]
Inkompatibilitet
Natriumkarboximetylcellulosa är inkompatibel med starka syralösningar, lösliga järnsalter och vissa andra metaller såsom aluminium, kvicksilver och zink. När pH-värdet är lägre än 2, och när det blandas med 95 % etanol, kommer utfällning att ske.
Natriumkarboximetylcellulosa kan bilda koagglomerat med gelatin och pektin, och kan också bilda komplex med kollagen, vilket kan fälla ut vissa positivt laddade proteiner.
hantverk
CMC är vanligtvis en anjonisk polymerförening som framställs genom att naturlig cellulosa reagerar med kaustik alkali och monoklorättiksyra, med en molekylvikt på 6400 (±1 000). De huvudsakliga biprodukterna är natriumklorid och natriumglykolat. CMC tillhör kategorin naturlig cellulosamodifiering. FN:s livsmedels- och jordbruksorganisation (FAO) och Världshälsoorganisationen (WHO) har officiellt kallat den "modifierad cellulosa".
De viktigaste indikatorerna för att mäta kvaliteten på CMC är substitutionsgrad (DS) och renhet. Generellt sett skiljer sig egenskaperna hos CMC åt om DS är annorlunda; ju högre substitutionsgrad, desto starkare löslighet och desto bättre är lösningens transparens och stabilitet. Enligt rapporter är CMC:s transparens bättre när substitutionsgraden är 0,7–1,2, och viskositeten hos dess vattenlösning är störst när pH-värdet är 6–9. För att säkerställa dess kvalitet måste, utöver valet av företringsmedel, även vissa faktorer som påverkar substitutionsgraden och renheten beaktas, såsom förhållandet mellan mängden alkali och företringsmedel, företringstid, vattenhalt i systemet, temperatur, pH-värde, lösningskoncentration och salt etc.
status quo
För att lösa bristen på råvaror (raffinerad bomull gjord av bomullslinter) har vissa vetenskapliga forskningsenheter i mitt land under senare år samarbetat med företag för att heltäckande utnyttja rishalm, malen bomull (avfallsbomull) och tofu-dreg för att framgångsrikt producera CMC. Produktionskostnaden minskas kraftigt, vilket öppnar upp en ny källa till råvaror för industriell produktion av CMC och realiserar ett omfattande resursutnyttjande. Å ena sidan minskas produktionskostnaden, och å andra sidan utvecklas CMC mot högre precision. Forskningen och utvecklingen av CMC fokuserar huvudsakligen på omvandling av befintlig produktionsteknik och innovation av tillverkningsprocessen, samt nya CMC-produkter med unika egenskaper, såsom "lösningsmedelsuppslamningsmetoden" [3] som framgångsrikt har utvecklats utomlands och har använts i stor utsträckning. En ny typ av modifierad CMC med hög stabilitet produceras. På grund av den högre substitutionsgraden och den mer enhetliga fördelningen av substituenter kan den användas inom ett bredare spektrum av industriella produktionsområden och komplexa användningsmiljöer för att möta högre processkrav. Internationellt kallas denna nya typ av modifierad CMC även för "polyanjonisk cellulosa (PAC, Poly anionic cellulose)".
säkerhet
Hög säkerhet, ADI behöver inga regleringar och nationella standarder har formulerats [4].
ansökan
Denna produkt har funktionerna bindning, förtjockning, stärkande, emulgerande, vattenretention och suspension.
Användning av CMC i livsmedel
FAO och WHO har godkänt användningen av ren CMC i livsmedel. Det godkändes efter mycket strikt biologisk och toxikologisk forskning och tester. Det säkra intaget (ADI) enligt den internationella standarden är 25 mg/(kg·d), det vill säga cirka 1,5 g/d per person. Det har rapporterats att vissa personer inte fick någon toxisk reaktion när intaget nådde 10 kg. CMC är inte bara en bra emulgeringsstabilisator och förtjockningsmedel i livsmedelsapplikationer, utan har också utmärkt frys- och smältstabilitet och kan förbättra produktens smak och förlänga lagringstiden. Mängden som används i sojamjölk, glass, gelé, drycker och burkar är cirka 1 % till 1,5 %. CMC kan också bilda en stabil emulgerad dispersion med vinäger, sojasås, vegetabilisk olja, fruktjuice, sås, grönsaksjuice etc., och doseringen är 0,2 % till 0,5 %. Särskilt har den utmärkta emulgeringsprestanda för animaliska och vegetabiliska oljor, proteiner och vattenlösningar, vilket gör att den kan bilda en homogen emulsion med stabila prestanda. På grund av dess säkerhet och tillförlitlighet är doseringen inte begränsad av den nationella livsmedelshygienstandarden ADI. CMC har kontinuerligt utvecklats inom livsmedelsområdet, och forskning om användningen av natriumkarboximetylcellulosa i vinproduktion har också utförts.
Användningen av CMC inom medicin
Inom läkemedelsindustrin kan det användas som emulsionsstabilisator för injektioner, bindemedel och filmbildande medel för tabletter. Vissa personer har bevisat att CMC är en säker och pålitlig bärare av cancerläkemedel genom grundläggande och djurförsök. Med hjälp av CMC som membranmaterial kan den modifierade doseringsformen av den traditionella kinesiska medicinen Yangyin Shengji Powder, Yangyin Shengji Membrane, användas för dermabrasionssår och traumatiska sår. Djurmodellstudier har visat att filmen förhindrar sårinfektion och inte har någon signifikant skillnad från gasbindor. När det gäller att kontrollera sårvävnadsvätska och snabb sårläkning är denna film betydligt bättre än gasbindor och har effekten att minska postoperativt ödem och sårirritation. Filmpreparatet tillverkat av polyvinylalkohol: natriumkarboximetylcellulosa: polykarboxietylen i förhållandet 3:6:1 är det bästa receptet, och både vidhäftning och frisättningshastighet ökar. Preparatets vidhäftning, preparatets uppehållstid i munhålan och läkemedlets effekt i preparatet förbättras alla avsevärt. Bupivakain är ett kraftfullt lokalbedövningsmedel, men det kan ibland ge allvarliga kardiovaskulära biverkningar vid förgiftning. Därför, medan bupivakain används i stor utsträckning kliniskt, har forskning om förebyggande och behandling av dess toxiska reaktioner alltid ägnats mer uppmärksamhet. Farmakologiska studier har visat att CIVIC som en substans med fördröjd frisättning formulerad med bupivakainlösning kan minska läkemedlets biverkningar avsevärt. Vid PRK-kirurgi kan användningen av lågkoncentrerad tetrakain och icke-steroida antiinflammatoriska läkemedel i kombination med CMC avsevärt lindra postoperativ smärta. Förebyggande av postoperativa peritoneala vidhäftningar och minskning av tarmobstruktion är en av de mest oroande frågorna inom klinisk kirurgi. Studier har visat att CMC är betydligt bättre än natriumhyaluronat för att minska graden av postoperativa peritoneala vidhäftningar och kan användas som en effektiv metod för att förhindra uppkomsten av peritoneala vidhäftningar. CMC används vid kateterhepatisk arteriell infusion av cancerläkemedel för behandling av levercancer, vilket avsevärt kan förlänga uppehållstiden för cancerläkemedel i tumörer, förbättra den antitumörmässiga effekten och förbättra den terapeutiska effekten. Inom djurmedicin har CMC också ett brett användningsområde. Det har rapporterats [5] att intraperitoneal instillation av 1 % CMC-lösning till tackor har en signifikant effekt på att förebygga dystoki och abdominella sammanväxningar efter kirurgi i reproduktionsorganen hos boskap.
CMC i andra industriella tillämpningar
I tvättmedel kan CMC användas som ett medel mot återavsättning av smuts, särskilt för hydrofoba syntetfibertyger, vilket är betydligt bättre än karboximetylfiber.
CMC kan användas för att skydda oljekällor som slamstabilisator och vattenretentionsmedel vid oljeborrning. Doseringen för varje oljebrunn är 2,3 ton för grunda brunnar och 5,6 ton för djupa brunnar;
Inom textilindustrin används det som limningsmedel, förtjockningsmedel för tryck- och färgpasta, textiltryck och förstyvningsbehandling. När det används som limningsmedel kan det förbättra löslighet och viskositet och är lätt att avlimma; som förstyvningsmedel är dess dosering över 95 %; när det används som limningsmedel förbättras limfilmens styrka och flexibilitet avsevärt; med regenererad silkesfibroin används kompositmembranet bestående av karboximetylcellulosa som matris för att immobilisera glukosoxidas, och glukosoxidas och ferrocenkarboxylatet immobiliseras, och den framställda glukosbiosensorn har högre känslighet och stabilitet. Studier har visat att när kiselgelhomogenatet framställs med en CMC-lösning med en koncentration på cirka 1 % (vikt/volym), är den kromatografiska prestandan hos den framställda tunnskiktsplattan bäst. Samtidigt har den tunnskiktsplatta som belagts under optimerade förhållanden lämplig skiktstyrka, är lämplig för olika provtagningstekniker och enkel att använda. CMC har vidhäftning till de flesta fibrer och kan förbättra bindningen mellan fibrerna. Dess viskositetsstabilitet kan säkerställa en jämn limning, vilket förbättrar vävningens effektivitet. Den kan också användas som ett ytbehandlingsmedel för textilier, särskilt för permanent anti-rynkbehandling, vilket ger hållbara förändringar i tyger.
CMC kan användas som ett anti-sedimenteringsmedel, emulgeringsmedel, dispergeringsmedel, utjämningsmedel och lim för beläggningar. Det kan göra att beläggningens fasta innehåll fördelas jämnt i lösningsmedlet, så att beläggningen inte delaminerar under lång tid. Det används också ofta i färger.
När CMC används som flockningsmedel är det mer effektivt än natriumglukonat för att avlägsna kalciumjoner. När det används som katjonbyte kan dess utbyteskapacitet nå 1,6 ml/g.
CMC används som papperslimningsmedel inom pappersindustrin, vilket avsevärt kan förbättra papperets torrstyrka och våtstyrka, samt oljebeständighet, bläckabsorption och vattenbeständighet.
CMC används som hydrosol i kosmetika och som förtjockningsmedel i tandkräm, och doseringen är cirka 5 %.
CMC kan användas som flockningsmedel, kelatbildare, emulgeringsmedel, förtjockningsmedel, vattenhållande medel, limningsmedel, filmbildande material etc., och används också ofta inom elektronik, bekämpningsmedel, läder, plast, tryckning, keramik, tandkräm, dagliga kemikalier och andra områden, och på grund av dess utmärkta prestanda och breda användningsområde öppnar det ständigt upp nya tillämpningsområden, och marknadsutsikterna är extremt breda.
Försiktighetsåtgärder
(1) Denna produkts kompatibilitet med starka syror, starka alkalier och tungmetalljoner (såsom aluminium, zink, kvicksilver, silver, järn etc.) är kontraindicerad.
(2) Det tillåtna intaget av denna produkt är 0–25 mg/kg·dag.
Instruktioner
Blanda CMC direkt med vatten för att skapa ett pastaliknande lim för senare användning. När du konfigurerar CMC-lim, tillsätt först en viss mängd rent vatten i blandningstanken med en omrörningsanordning, och när omrörningsanordningen är påslagen, strö långsamt och jämnt CMC i blandningstanken under kontinuerlig omrörning, så att CMC:n helt integrerad med vatten kan lösas upp helt. När CMC löses upp är anledningen till att det bör ströas jämnt och omröras kontinuerligt att "förebygga problem med agglomerering och minska mängden CMC som löses upp när CMC möter vatten", och att öka upplösningshastigheten för CMC. Omrörningstiden är inte densamma som tiden för CMC att lösas upp helt. De är två begrepp. Generellt sett är omrörningstiden mycket kortare än tiden för CMC att lösas upp helt. Den tid som krävs för de två beror på den specifika situationen.
Grunden för att bestämma omrörningstiden är: närCMCär jämnt fördelad i vattnet och det inte finns några synliga stora klumpar, kan omrörningen avbrytas, vilket gör att CMC och vatten kan tränga in och smälta samman med varandra i stående tillstånd.
Grunden för att bestämma den tid som krävs för att CMC ska lösas upp helt är följande:
(1) CMC och vatten är helt bundna, och det finns ingen separation mellan fast och flytande material;
(2) Den blandade pastan är i ett jämnt tillstånd och ytan är plan och slät;
(3) Färgen på den blandade pastan är nästan färglös och transparent, och det finns inga granulära föremål i pastan. Från den tidpunkt då CMC placeras i blandningstanken och blandas med vatten till den tidpunkt då CMC är helt upplöst, är den erforderliga tiden mellan 10 och 20 timmar.
Publiceringstid: 26 april 2024