Натрійкарбоксиметилцелюлоза (також відома як: натрійкарбоксиметилцелюлоза, карбоксиметилцелюлоза,КМЦ, карбоксиметилцелюлоза, натрієва сіль карбоксиметилцелюлози) є найширше використовуваним і найбільш за кількістю використовуваним у світі сучасним видом целюлози.
КМЦ-Na (скорочено CMC-Na) — це похідна целюлози зі ступенем полімеризації глюкози 100-2000 та відносною молекулярною масою 242,16. Білий волокнистий або гранульований порошок. Без запаху, смаку та аромату, гігроскопічний, нерозчинний в органічних розчинниках.
Основні властивості
1. Молекулярна структура натрійкарбоксиметилцелюлози (КМЦ)
Вперше його виробили в Німеччині в 1918 році, запатентували в 1921 році та почали використовувати у світі. З того часу в Європі було досягнуто комерційного виробництва. На той час це був лише сирий продукт, який використовувався як колоїд та сполучна речовина. З 1936 по 1941 рік промислові дослідження застосування натрійкарбоксиметилцелюлози були досить активними, і було винайдено кілька натхненних патентів. Під час Другої світової війни Німеччина використовувала натрійкарбоксиметилцелюлозу в синтетичних мийних засобах. Компанія Hercules вперше виробила натрійкарбоксиметилцелюлозу в Сполучених Штатах у 1943 році, а в 1946 році виробила рафіновану натрійкарбоксиметилцелюлозу, яка була визнана безпечною харчовою добавкою. Моя країна почала впроваджувати його в 1970-х роках, і він широко використовувався в 1990-х роках. Це найширше використовувана та найбільша за кількістю целюлоза у світі сьогодні.
Структурна формула: C6H7O2 (OH) 2OCH2COONa Молекулярна формула: C8H11O7Na
Цей продукт являє собою натрієву сіль карбоксиметилового ефіру целюлози, аніонного волокна.
2. Зовнішній вигляд натрійкарбоксиметилцелюлози (КМЦ)
Цей продукт являє собою натрієву сіль карбоксиметилового ефіру целюлози, аніонний ефір целюлози, білий або молочно-білий волокнистий порошок або гранули, щільністю 0,5-0,7 г/см3, майже без запаху, без смаку, гігроскопічний. Легко диспергується у воді з утворенням прозорого колоїдного розчину та нерозчинний в органічних розчинниках, таких як етанол [1]. pH 1% водного розчину становить 6,5-8,5, коли pH > 10 або < 5, в'язкість клею значно знижується, а його характеристики найкращі при pH = 7. Стійкий до нагрівання, в'язкість швидко зростає нижче 20°C і повільно змінюється при 45°C. Тривале нагрівання вище 80°C може денатурувати колоїд та значно знизити в'язкість та характеристики. Він легко розчинний у воді, а розчин прозорий; дуже стабільний у лужному розчині, але легко гідролізується при взаємодії з кислотою та випадає в осад при значенні pH 2-3, а також реагує з солями полівалентних металів.
Головна мета
Його використовують як загусник у харчовій промисловості, як носій ліків у фармацевтичній промисловості, а також як зв'язувальний та антиреосаджувальний агент у повсякденній хімічній промисловості. У поліграфічній та фарбувальній промисловості його використовують як захисний колоїд для проклеювальних речовин та друкарських паст. У нафтохімічній промисловості його можна використовувати як компонент рідини для гідророзриву пласта при видобутку нафти. [2]
Несумісність
Карбоксиметилцелюлоза натрію несумісна з розчинами сильних кислот, розчинними солями заліза та деякими іншими металами, такими як алюміній, ртуть та цинк. При pH менше 2 та при змішуванні з 95% етанолом відбувається випадіння осаду.
Натрійкарбоксиметилцелюлоза може утворювати коагломерати з желатином та пектином, а також може утворювати комплекси з колагеном, що може осаджувати певні позитивно заряджені білки.
ремесло
КМЦ зазвичай є аніонною полімерною сполукою, що отримується шляхом реакції природної целюлози з їдким лугом та монохлороцтовою кислотою, з молекулярною масою 6400 (±1000). Основними побічними продуктами є хлорид натрію та гліколят натрію. КМЦ належить до модифікованої природної целюлози. Продовольча та сільськогосподарська організація ООН (ФАО) та Всесвітня організація охорони здоров'я (ВООЗ) офіційно називають її «модифікованою целюлозою».
Основними показниками для вимірювання якості КМЦ є ступінь заміщення (ЗЗ) та чистота. Як правило, властивості КМЦ відрізняються залежно від ЗЗ; чим вищий ступінь заміщення, тим сильніша розчинність, а також краща прозорість і стабільність розчину. Згідно з повідомленнями, прозорість КМЦ краща, коли ступінь заміщення становить 0,7-1,2, а в'язкість її водного розчину найбільша, коли значення pH становить 6-9. Для забезпечення її якості, окрім вибору етерифікаційного агента, необхідно також враховувати деякі фактори, що впливають на ступінь заміщення та чистоту, такі як співвідношення між кількістю лугу та етерифікаційного агента, час етерифікації, вміст води в системі, температура, значення pH, концентрація розчину та вміст солі тощо.
статус-кво
Щоб вирішити проблему дефіциту сировини (очищеної бавовни, виготовленої з бавовняного лінту), в останні роки деякі науково-дослідні установи в моїй країні співпрацюють з підприємствами для комплексного використання рисової соломи, меленої бавовни (відходів бавовни) та тофу для успішного виробництва КМЦ. Виробничі витрати значно знижуються, що відкриває нове джерело сировини для промислового виробництва КМЦ та забезпечує комплексне використання ресурсів. З одного боку, виробничі витрати знижуються, а з іншого боку, КМЦ розвивається в напрямку підвищення точності. Дослідження та розробки КМЦ в основному зосереджені на трансформації існуючих технологій виробництва та інноваціях виробничого процесу, а також на нових продуктах КМЦ з унікальними властивостями, таких як процес «розчинно-суспензійного методу» [3], який був успішно розроблений за кордоном та широко використовується. Виробляється новий тип модифікованої КМЦ з високою стабільністю. Завдяки вищому ступеню заміщення та більш рівномірному розподілу замісників, його можна використовувати в ширшому спектрі галузей промислового виробництва та складних середовищах використання для задоволення вищих вимог до процесу. На міжнародному рівні цей новий тип модифікованої КМЦ також називають «поліаніонною целюлозою (PAC, Poly anionic cellulose)».
безпека
Висока безпека, ADI не потребує регулювання, а також були сформульовані національні стандарти [4].
застосування
Цей продукт має функції зв'язування, загущення, зміцнення, емульгування, утримання води та суспендування.
Застосування КМЦ у харчових продуктах
ФАО та ВООЗ схвалили використання чистої КМЦ у харчових продуктах. Це було схвалено після дуже суворих біологічних та токсикологічних досліджень і випробувань. Безпечна добова норма споживання (ДДН) міжнародного стандарту становить 25 мг/(кг·добу), що становить близько 1,5 г/добу на людину. Повідомлялося, що у деяких людей не виникало жодної токсичної реакції, коли споживання досягало 10 кг. КМЦ є не тільки хорошим стабілізатором емульгування та загусником у харчових продуктах, але й має чудову стабільність при заморожуванні та плавленні, а також може покращити смак продукту та подовжити термін зберігання. Кількість, що використовується в соєвому молоці, морозиві, желе, напоях та банках, становить близько 1%-1,5%. КМЦ також може утворювати стабільну емульговану дисперсію з оцтом, соєвим соусом, рослинною олією, фруктовим соком, підливою, овочевим соком тощо, а дозування становить від 0,2% до 0,5%. Зокрема, вона має чудову емульгуючу здатність для тваринних та рослинних олій, білків та водних розчинів, що дозволяє їй утворювати однорідну емульсію зі стабільними характеристиками. Завдяки своїй безпеці та надійності, його дозування не обмежується національним стандартом гігієни харчових продуктів ADI. КМЦ постійно розробляється в харчовій галузі, а також проводяться дослідження щодо застосування натрійкарбоксиметилцелюлози у виробництві вина.
Використання КМЦ у медицині
У фармацевтичній промисловості його можна використовувати як стабілізатор емульсії для ін'єкцій, сполучну речовину та плівкоутворювальний агент для таблеток. Деякі люди довели, що КМЦ є безпечним та надійним носієм протипухлинних препаратів за допомогою базових експериментів та експериментів на тваринах. Використовуючи КМЦ як мембранний матеріал, модифіковану лікарську форму порошку традиційної китайської медицини Yangyin Shengji, мембрану Yangyin Shengji, можна використовувати для лікування ран після операцій дермабразії та травматичних ран. Дослідження на тваринних моделях показали, що плівка запобігає інфікуванню рани та не має суттєвої різниці від марлевих пов'язок. З точки зору контролю ексудації тканинної рідини рани та швидкого загоєння ран, ця плівка значно краща за марлеві пов'язки та має ефект зменшення післяопераційного набряку та подразнення рани. Плівковий препарат, виготовлений з полівінілового спирту: натрійкарбоксиметилцелюлози: полікарбоксиетилену у співвідношенні 3:6:1, є найкращим рецептом, а адгезія та швидкість вивільнення збільшуються. Адгезія препарату, час перебування препарату в ротовій порожнині та ефективність ліків у препараті значно покращуються. Бупівакаїн – потужний місцевий анестетик, але іноді він може спричиняти серйозні серцево-судинні побічні ефекти при отруєнні. Тому, хоча бупівакаїн широко використовується в клінічній практиці, дослідженням профілактики та лікування його токсичних реакцій завжди приділялася більша увага. Фармакологічні дослідження показали, що CIVIC як речовина з пролонгованим вивільненням, що містить розчин бупівакаїну, може значно зменшити побічні ефекти препарату. У хірургії PRK використання низькоконцентрованого тетракаїну та нестероїдних протизапальних препаратів у поєднанні з карбомітоломом (КМЦ) може значно полегшити післяопераційний біль. Профілактика післяопераційних перитонеальних спайок та зменшення кишкової непрохідності є одними з найбільш актуальних питань у клінічній хірургії. Дослідження показали, що КМЦ значно краще знижує ступінь післяопераційних перитонеальних спайок, ніж гіалуронат натрію, і може бути використаний як ефективний метод запобігання виникненню перитонеальних спайок. КМЦ використовується для катетерного печінкового артеріального введення протипухлинних препаратів для лікування раку печінки, що може значно подовжити час перебування протипухлинних препаратів у пухлинах, посилити протипухлинну силу та покращити терапевтичний ефект. У ветеринарії КМЦ також має широкий спектр застосування. Повідомлялося [5], що внутрішньочеревне введення 1% розчину КМЦ вівцям має значний вплив на запобігання дистоції та абдомінальних спайок після операцій на репродуктивних шляхах у худоби.
КМЦ в інших промислових застосуваннях
У мийних засобах КМЦ може використовуватися як засіб проти повторного відкладення бруду, особливо для гідрофобних синтетичних волоконних тканин, що значно краще, ніж карбоксиметильне волокно.
КМЦ може використовуватися для захисту нафтових свердловин як стабілізатор бурового розчину та водоутримуючий агент під час буріння нафти. Дозування для кожної нафтової свердловини становить 2,3 т для неглибоких свердловин та 5,6 т для глибоких свердловин;
У текстильній промисловості його використовують як проклеювальний агент, загусник для друкарської та фарбувальної пасти, текстильного друку та для зміцнення оздоблювальних матеріалів. При використанні як проклеювальний агент він може покращити розчинність та в'язкість, а також легко розшліхтовувати; як зміцнювальний агент його дозування перевищує 95%; при використанні як проклеювального агента значно покращуються міцність та гнучкість проклеювальної плівки; з регенерованим фіброїном шовку композитна мембрана, що складається з карбоксиметилцелюлози, використовується як матриця для іммобілізації глюкозооксидази, а глюкозооксидаза та фероценкарбоксилат іммобілізуються, а отриманий глюкозний біосенсор має вищу чутливість та стабільність. Дослідження показали, що коли гомогенат силікагелю готують з розчином КМЦ з концентрацією близько 1% (мас./об.), хроматографічні характеристики підготовленої тонкошарової пластини є найкращими. Водночас тонкошарова пластина, покрита за оптимізованих умов, має відповідну міцність шару, підходить для різних методів відбору проб, проста в експлуатації. КМЦ має адгезію до більшості волокон та може покращити зв'язок між волокнами. Стабільність його в'язкості може забезпечити рівномірність апретування, тим самим підвищуючи ефективність ткацтва. Його також можна використовувати як оздоблювальний засіб для текстилю, особливо для постійної обробки проти зморшок, що забезпечує довготривалі зміни в тканинах.
КМЦ може використовуватися як антиседиментаційний агент, емульгатор, диспергатор, вирівнювач та клей для покриттів. Він може забезпечити рівномірний розподіл твердих частинок покриття в розчиннику, завдяки чому покриття не розшаровується протягом тривалого часу. Він також широко використовується у фарбах.
Коли КМЦ використовується як флокулянт, вона ефективніше видаляє іони кальцію, ніж глюконат натрію. При використанні як катіонообмінника її обмінна ємність може досягати 1,6 мл/г.
КМЦ використовується як проклеювальний агент у паперовій промисловості, що може значно покращити суху та вологу міцність паперу, а також стійкість до олії, поглинання чорнила та водостійкість.
КМЦ використовується як гідрозоль у косметиці та як загусник у зубній пасті, а її дозування становить близько 5%.
КМЦ може використовуватися як флокулянт, хелатний агент, емульгатор, загусник, водоутримуючий агент, проклеювальний агент, плівкоутворювальний матеріал тощо, а також широко використовується в електроніці, пестицидах, шкірі, пластмасах, поліграфії, кераміці, зубній пасті, повсякденних хімікатах та інших галузях, і завдяки своїм чудовим характеристикам та широкому спектру використання, вона постійно відкриває нові сфери застосування, а ринкові перспективи надзвичайно широкі.
Запобіжні заходи
(1) Сумісність цього продукту з сильними кислотами, сильними лугами та іонами важких металів (таких як алюміній, цинк, ртуть, срібло, залізо тощо) є протипоказаною.
(2) Допустима добова норма споживання цього продукту становить 0-25 мг/кг·день.
Інструкції
Змішайте КМЦ безпосередньо з водою, щоб отримати пастоподібний клей для подальшого використання. Під час приготування клею КМЦ спочатку додайте певну кількість чистої води в дозувальний бак за допомогою перемішувача, а коли перемішувач увімкнеться, повільно та рівномірно посипте КМЦ у дозувальний бак, постійно помішуючи, щоб КМЦ повністю розчинилася у воді. Під час розчинення КМЦ її слід рівномірно посипати та постійно перемішувати, щоб «запобігти проблемам агломерації, агломерації та зменшити кількість розчиненої КМЦ при контакті з водою», а також збільшити швидкість розчинення КМЦ. Час перемішування не збігається з часом повного розчинення КМЦ. Це два поняття. Загалом, час перемішування набагато коротший, ніж час повного розчинення КМЦ. Час, необхідний для цього, залежить від конкретної ситуації.
Основою для визначення часу перемішування є: колиКМЦрівномірно диспергований у воді та без очевидних великих грудочок, перемішування можна припинити, що дозволить КМЦ та воді проникнути та злитися один з одним у стоячому стані.
Основою для визначення часу, необхідного для повного розчинення КМЦ, є наступне:
(1) КМЦ та вода повністю зв'язані, і між ними немає розділення твердої та рідкої фази;
(2) Змішана паста має однорідну консистенцію, а поверхня рівна та гладка;
(3) Колір змішаної пасти близький до безбарвного та прозорого, і в пасті немає зернистих частинок. Від моменту завантаження КМЦ у дозувальний резервуар та змішування з водою до моменту повного розчинення КМЦ необхідний час від 10 до 20 годин.
Час публікації: 26 квітня 2024 р.