Η καρβοξυμεθυλοκυτταρίνη νατρίου χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανία, τα φαρμακευτικά προϊόντα και την παραγωγή τροφίμων. Αυτή η ένωση είναι κατασκευασμένη με βάση το ξύλο και είναι ένα βιολογικά αδρανές υλικό, δηλαδή δεν συμμετέχει σε φυσιολογικές διεργασίες. Λόγω των ειδικών ιδιοτήτων των διαλυμάτων με αυτό το συστατικό, είναι δυνατή η ρύθμιση του ιξώδους των ουσιών και άλλων τεχνικών παραμέτρων.
Περιγραφή
Η καρβοξυμεθυλοκυτταρίνη νατρίου (CMC) είναι το άλας νατρίου του γλυκολικού οξέος κυτταρίνης. Η χημική ονομασία της ένωσης σύμφωνα με την ονοματολογία IUPAC: νάτριο πολυ-1, 4-β-Ο-καρβοξυμεθυλ-D-πυρανοσυλ-D-γλυκοπυρανόζη.
Εμπειρικός τύπος καρβοξυμεθυλοκυτταρίνης νατρίου τεχνικός: [C6H7 O2 (OH)3-x(OCH2 COONa)x] . Σε αυτήν την έκφραση, x είναι ο βαθμός υποκατάστασης για τις ομάδες CH2-COOH και n είναι ο βαθμός πολυμερισμού.
Ο δομικός τύπος φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.
Ιδιότητες
Σε εμφάνιση, η τεχνική καρβοξυμεθυλοκυτταρίνη νατρίου είναι ένα κονιώδες, λεπτόκοκκο ή άοσμο ινώδες υλικό με πυκνότητα όγκου 400–800 kg/m3.
Το Na-CMC έχει τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:
-
μοριακό βάρος της ένωσης – [236];
- διαλύεται γρήγορα σε ζεστό και κρύο νερό, αδιάλυτο σε ορυκτέλαια και οργανικά υγρά.
- σχηματίζει φιλμ ανθεκτικά σε λάδια, γράσα και οργανικούς διαλύτες.
- αυξάνει το ιξώδες των διαλυμάτων και τα καθιστά θιξοτροπικά - με αύξηση της μηχανικής δράσης, εμφανίζεται μείωση της αντίστασης ροής.
- Τοαπορροφά υδρατμούς από το πηγάδι του αέρα, επομένως η ουσία πρέπει να αποθηκεύεται σε ξηρούς χώρους (υπό κανονικές συνθήκες περιέχει 9-11% υγρασία).
- Η ένωση είναι μη τοξική, μη εκρηκτική, αλλά μπορεί να αναφλεγεί σε κατάσταση σκόνης (θερμοκρασία αυτανάφλεξης +212 °C);
- Τοεμφανίζει τις ιδιότητες ενός ανιονικού πολυηλεκτρολύτη σε διαλύματα.
Όταν η θερμοκρασία αλλάζει, το εργαστηριακό ιξώδες της νατριούχου καρβοξυμεθυλοκυτταρίνης στα διαλύματα ποικίλλει πολύ. Αυτό είναι ένα από τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά αυτής της ένωσης, το οποίο καθορίζει το πεδίο εφαρμογής της. Ένας υψηλός βαθμός πολυμερισμού παρέχει υψηλό ιξώδες και αντίστροφα. Σε pH<6 ή μεγαλύτερο από 9, μειωμένη αντίσταση ροήςπέφτει σημαντικά. Επομένως, αυτό το αλάτι συνιστάται να χρησιμοποιείται σε ουδέτερα και ελαφρώς αλκαλικά περιβάλλοντα. Οι αλλαγές ιξώδους υπό κανονικές συνθήκες είναι αναστρέψιμες.
Η καρβοξυμεθυλοκυτταρίνη νατρίου έχει επίσης χημική συμβατότητα με πολλές άλλες ουσίες (άμυλο, ζελατίνη, γλυκερίνη, υδατοδιαλυτές ρητίνες, λάτεξ). Όταν θερμαίνεται σε θερμοκρασίες πάνω από 200 °C, το αλάτι αποσυντίθεται σε ανθρακικό νάτριο.
Ο κύριος παράγοντας που επηρεάζει τα χαρακτηριστικά αυτής της ένωσης είναι ο βαθμός πολυμερισμού. Η διαλυτότητα, η σταθερότητα, οι μηχανικές ιδιότητες και η υγροσκοπικότητα εξαρτώνται από το μοριακό βάρος. Η ουσία παράγεται σε επτά ποιότητες ανάλογα με το βαθμό πολυμερισμού και δύο ποιότητες ανάλογα με την περιεκτικότητα της κύριας ουσίας.
Λήψη
Η καρβοξυμεθυλοκυτταρίνη νατρίου κατασκευάζεται εμπορικά από το 1946. Η παραγωγή CMC αντιπροσωπεύει τώρα τουλάχιστον το 47% των συνολικών αιθέρων κυτταρίνης.
Η κύρια πρώτη ύλη για τη σύνθεση αυτής της ένωσης είναι η κυτταρίνη του ξύλου, το πιο κοινό οργανικό πολυμερές. Τα πλεονεκτήματά του είναι η χαμηλή τιμή, η βιοδιασπασιμότητα, η έλλειψη τοξικότητας και η ευκολία στην τεχνολογία επεξεργασίας.
Η καρβοξυμεθυλοκυτταρίνη νατρίου λαμβάνεται με αντίδραση αλκαλικής κυτταρίνης με C2H3ClO2 (μονοχλωροξικό οξύ) ή το άλας του νατρίου. Τα τελευταία χρόνια έχουν ξεκινήσει εργασίες για την εξεύρεση νέων πηγών εξόρυξης πρώτων υλών (λινάρι, άχυρο, δημητριακά, γιούτα, σιζάλ και άλλα), καθώς η ζήτηση για αυτό το υλικό αυξάνεται συνεχώς. Το πλύσιμο χρησιμοποιείται για τη βελτίωση της ποιότητας της ουσίας.το έτοιμο αλάτι από ακαθαρσίες, ενεργοποιεί την κυτταρίνη ή ενεργεί πάνω της με ακτινοβολία μικροκυμάτων.
Καρβοξυμεθυλοκυτταρίνη νατρίου: βιομηχανικές εφαρμογές
Λόγω των ειδικών ιδιοτήτων του, το CMC χρησιμοποιείται για τους ακόλουθους σκοπούς:
- πάχυνση διαφόρων σκευασμάτων, ζελατινοποίηση;
- σύνδεση λεπτών σωματιδίων σε μεμβράνες βαφής (σχηματισμός φιλμ);
- χρήση ως παράγοντα συγκράτησης νερού;
- σταθεροποίηση φυσικών και χημικών ιδιοτήτων;
- αύξηση του ιξώδους των διαλυμάτων για ομοιόμορφη κατανομή των συστατικών τους,
- ρεολογική τροποποίηση;
- πρόληψη της πήξης (προσκόλληση αιωρούμενων σωματιδίων).
Ένας από τους μεγαλύτερους χρήστες νατριούχου καρβοξυμεθυλοκυτταρίνης είναι η βιομηχανία πετρελαίου και αερίου, όπου η ένωση χρησιμοποιείται για τη βελτίωση της απόδοσης των υγρών γεώτρησης.
Η ουσία χρησιμοποιείται επίσης στην κατασκευή των ακόλουθων τεχνικών προϊόντων:
- απορρυπαντικά;
- προϊόντα εκτύπωσης;
- κονιάματα για εργασίες φινιρίσματος οικοδομής;
- κόλλες, υλικά ταξινόμησης μεγεθών;
- ξηρά δομικά μείγματα, τσιμέντο (για την αποφυγή ρωγμών);
- υλικά βαφής;
- λιπαντικό-ψυκτικά;
- μέσο για ράγες σκλήρυνσης;
- ηλεκτρόδια συγκόλλησης επίστρωσης και άλλα.
Η καρβοξυμεθυλοκυτταρίνη νατρίου χρησιμοποιείται για τη σταθεροποίηση του αφρού στην πυρόσβεση, στη βιομηχανία τροφίμων, στην κατασκευή αρωμάτων και κεραμικών. Οι τεχνικοί εκτιμούν ότι αυτή η ένωση χρησιμοποιείται σε περισσότερους από 200 τομείς της μηχανικής και της ιατρικής.
Προστατευτικές επικαλύψεις
Μία από τις πολλά υποσχόμενες κατευθύνσεις είναι η εισαγωγή νανοσωματιδίων που συντίθενται από εναιωρήματα CMC ως πρόσθετα-σταθεροποιητές σε ανθεκτικές στη διάβρωση επιστρώσεις. Αυτό σας επιτρέπει να αλλάξετε τη δομή των πολυμερών, να αυξήσετε την πρόσφυση με το βασικό υλικό, να βελτιώσετε τις φυσικές και μηχανικές ιδιότητες της επικάλυψης χωρίς σημαντική αύξηση του κόστους της σύνθεσης. Τα νανοσωματίδια σχηματίζουν μικροσυστάδες, καθιστώντας δυνατή την απόκτηση σύνθετων υλικών με πολύτιμες τεχνικές ιδιότητες.
Το πλεονέκτημα αυτού του συμπληρώματος είναι επίσης ότι είναι φιλικό προς το περιβάλλον και βιοδιασπώμενο. Η παραγωγή του δεν απαιτεί τη χρήση οργανικών διαλυτών, επομένως, μειώνεται ο κίνδυνος ρύπανσης των λυμάτων και της ατμόσφαιρας, δεν χρειάζεται η χρήση εξειδικευμένου εξοπλισμού και υψηλών θερμοκρασιών.
Συμπλήρωμα διατροφής
Η νατριούχος καρβοξυμεθυλοκυτταρίνη χρησιμοποιείται ως πρόσθετο τροφίμων (Ε-466) σε συγκέντρωση όχι μεγαλύτερη από 8 g/kg. Η ουσία εκτελεί διάφορες λειτουργίες σε προϊόντα:
- πάχυνση;
- σταθεροποιητικές ιδιότητες;
- κρατήστευγρασία;
- παράταση διάρκειας ζωής;
- συντήρηση των διαιτητικών ινών μετά την απόψυξη.
Πιο συχνά αυτή η ένωση προστίθεται σε γρήγορο φαγητό, παγωτό, ζαχαροπλαστεία, μαρμελάδες, ζελέ, επεξεργασμένο τυρί, μαργαρίνη, γιαούρτι, κονσέρβες ψαριών.
Ιατρική και κοσμετολογία
Στη φαρμακευτική βιομηχανία, το νάτριο καρβοξυμεθυλοκυτταρίνη χρησιμοποιείται σε ομάδες φαρμάκων όπως:
- οφθαλμικές σταγόνες, ενέσιμα διαλύματα - για παράταση του θεραπευτικού αποτελέσματος;
- κέλυφος δισκίου - για τη ρύθμιση της απελευθέρωσης της δραστικής ουσίας;
- γαλακτώματα, τζελ και αλοιφές - για τη σταθεροποίηση των διαμορφωτικών ουσιών;
- αντόξινα - ως συστατικά ανταλλαγής ιόντων και συμπλοκοποίησης.
Στην παραγωγή προϊόντων υγιεινής και καλλυντικών, αυτή η ένωση χρησιμοποιείται ως μέρος οδοντόκρεμων, σαμπουάν, τζελ ξυρίσματος και αφρόλουτρου και κρεμών. Η κύρια λειτουργία είναι η σταθεροποίηση των ιδιοτήτων και η βελτίωση της υφής.
Επίδραση σε ανθρώπους και ζώα
Η καρβοξυμεθυλοκυτταρίνη νατρίου είναι υποαλλεργική, βιολογικά ανενεργή, δεν έχει καρκινογόνο δράση και δεν βλάπτει την αναπαραγωγική λειτουργία των ζωντανών οργανισμών. Η χρήση ως πρόσθετων τροφίμων σε ασφαλή συγκέντρωση δεν οδηγεί σε αρνητικές συνέπειες. Η σκόνη της ένωσης μπορεί να προκαλέσει ερεθισμό εάν εισέλθει στα μάτια και στην ανώτερη αναπνευστική οδό (MACτο αεροζόλ είναι 10 mg/m3).
Οι μεμβράνες που περιέχουν αλάτι νατρίου απελευθερώνουν το δραστικό συστατικό στο αλκαλικό περιβάλλον του εντέρου. Η ένωση απεκκρίνεται από το ανθρώπινο σώμα και τα ζώα αμετάβλητη. Στα υδατικά συστήματα για οικονομικούς σκοπούς, η ουσία ανήκει στην τρίτη κατηγορία κινδύνου (μέτρια επικίνδυνη). Το MPC σε αυτή την περίπτωση είναι 2 mg/l.
