كربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم (المعروف أيضًا باسم: كربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم، كربوكسي ميثيل السليلوز،سي إم سي، كربوكسي ميثيل، سليلوز الصوديوم، ملح الصوديوم كابوكسي ميثيل السليلوز) هو أكثر أنواع السليلوز استخدامًا وأكبر كمية مستخدمة في العالم اليوم.
CMC-Na باختصار، هو أحد مشتقات السليلوز بدرجة بلمرة الجلوكوز 100-2000، والكتلة الجزيئية النسبية 242.16. مسحوق ليفي أو حبيبي أبيض. عديم الرائحة، لا طعم له، لا طعم له، استرطابي، غير قابل للذوبان في المذيبات العضوية.
الخصائص الأساسية
1. التركيب الجزيئي لكربوكسي ميثيل سلولوز الصوديوم (CMC)
تم إنتاجه لأول مرة في ألمانيا عام 1918، وحصل على براءة اختراع عام 1921 وظهر في العالم. ومنذ ذلك الحين تم تحقيق الإنتاج التجاري في أوروبا. في ذلك الوقت، كان مجرد منتج خام يستخدم كمادة غروانية وموثقة. من عام 1936 إلى عام 1941، كانت أبحاث التطبيقات الصناعية لكربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم نشطة للغاية، وتم اختراع العديد من براءات الاختراع الملهمة. خلال الحرب العالمية الثانية، استخدمت ألمانيا كربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم في المنظفات الصناعية. صنع هرقل كربوكسي ميثيل سلولوز الصوديوم لأول مرة في الولايات المتحدة في عام 1943، وأنتج كربوكسي ميثيل سلولوز الصوديوم المكرر في عام 1946، والذي تم الاعتراف به كمضاف غذائي آمن. بدأت بلدي في اعتماده في السبعينيات، وتم استخدامه على نطاق واسع في التسعينيات. وهو الأكثر استخدامًا وأكبر كمية من السليلوز في العالم اليوم.
الصيغة الهيكلية: C6H7O2 (OH) 2OCH2COONa الصيغة الجزيئية: C8H11O7Na
هذا المنتج هو ملح الصوديوم لإيثر كربوكسي ميثيل السليلوز، وهو ألياف أنيونية
2. ظهور كربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم (CMC)
هذا المنتج عبارة عن ملح الصوديوم لإيثر كربوكسي ميثيل السليلوز، وإيثر السليلوز الأنيوني، ومسحوق ليفي أبيض أو أبيض حليبي أو حبيبات، بكثافة 0.5-0.7 جم/سم3، عديم الرائحة تقريبًا، لا طعم له، استرطابي. من السهل تفريقه في الماء لتكوين محلول غرواني شفاف، وغير قابل للذوبان في المذيبات العضوية مثل الإيثانول [1]. الرقم الهيدروجيني للمحلول المائي 1٪ هو 6.5-8.5، عندما يكون الرقم الهيدروجيني> 10 أو أقل من 5، تنخفض لزوجة الهلام بشكل ملحوظ، ويكون الأداء هو الأفضل عندما يكون الرقم الهيدروجيني = 7. مستقرة للحرارة، واللزوجة ترتفع بسرعة أقل من 20 درجة مئوية، وتتغير ببطء عند 45 درجة مئوية. يمكن أن يؤدي التسخين طويل المدى فوق 80 درجة مئوية إلى إفساد المادة الغروية وتقليل اللزوجة والأداء بشكل كبير. إنه قابل للذوبان في الماء بسهولة، والحل شفاف؛ وهو مستقر للغاية في المحلول القلوي، ولكن يتحلل بسهولة عندما يواجه الحمض، وسوف يترسب عندما تكون قيمة الرقم الهيدروجيني 2-3، وسوف يتفاعل أيضًا مع الأملاح المعدنية متعددة التكافؤ.
الغرض الرئيسي
يتم استخدامه كمثخن في صناعة المواد الغذائية، وكحامل للأدوية في صناعة الأدوية، وكمادة رابطة وعامل مضاد لإعادة الترسب في الصناعة الكيميائية اليومية. وفي صناعة الطباعة والصباغة، يتم استخدامه كمادة غروية واقية لعوامل التحجيم ومعاجين الطباعة. وفي صناعة البتروكيماويات، يمكن استخدامه كأحد مكونات سائل تكسير استخلاص النفط. [2]
عدم التوافق
كربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم غير متوافق مع المحاليل الحمضية القوية وأملاح الحديد القابلة للذوبان وبعض المعادن الأخرى مثل الألومنيوم والزئبق والزنك. عندما يكون الرقم الهيدروجيني أقل من 2، وعندما يخلط مع 95٪ من الإيثانول، سيحدث هطول الأمطار.
يمكن أن يشكل كربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم تكتلات مشتركة مع الجيلاتين والبكتين، ويمكن أن يشكل أيضًا مجمعات مع الكولاجين، والتي يمكن أن تترسب بعض البروتينات المشحونة إيجابيًا.
حرفة
عادةً ما يكون CMC عبارة عن مركب بوليمر أنيوني يتم تحضيره عن طريق تفاعل السليلوز الطبيعي مع القلويات الكاوية وحمض أحادي كلورو أسيتيك، بوزن جزيئي قدره 6400 (±1000). المنتجات الثانوية الرئيسية هي كلوريد الصوديوم وجليكولات الصوديوم. ينتمي CMC إلى تعديل السليلوز الطبيعي. وقد أطلقت عليه منظمة الأغذية والزراعة للأمم المتحدة (الفاو) ومنظمة الصحة العالمية (WHO) رسميًا اسم "السليلوز المعدل".
المؤشرات الرئيسية لقياس جودة CMC هي درجة الاستبدال (DS) والنقاء. بشكل عام، تختلف خصائص CMC إذا كان DS مختلفًا؛ كلما ارتفعت درجة الإحلال، زادت قابلية الذوبان، وكانت شفافية المحلول وثباته أفضل. ووفقا للتقارير، فإن شفافية CMC تكون أفضل عندما تكون درجة الإحلال 0.7-1.2، وتكون لزوجة محلولها المائي هي الأكبر عندما تكون قيمة الرقم الهيدروجيني 6-9. ومن أجل ضمان جودته، بالإضافة إلى اختيار عامل الأثير، يجب أيضًا مراعاة بعض العوامل التي تؤثر على درجة الإحلال والنقاء، مثل العلاقة بين كمية القلويات وعامل الأثير، ووقت الأثير، ومحتوى الماء في النظام ودرجة الحرارة وقيمة الرقم الهيدروجيني وتركيز المحلول والملح وما إلى ذلك.
الوضع الراهن
من أجل حل النقص في المواد الخام (القطن المكرر المصنوع من نسالة القطن)، في السنوات الأخيرة، تعاونت بعض وحدات البحث العلمي في بلدي مع الشركات للاستفادة بشكل شامل من قش الأرز والقطن المطحون (نفايات القطن) وتفل خثارة الفاصوليا. لإنتاج CMC بنجاح. يتم تقليل تكلفة الإنتاج إلى حد كبير، مما يفتح مصدرًا جديدًا للمواد الخام للإنتاج الصناعي CMC ويحقق الاستخدام الشامل للموارد. من ناحية، يتم تقليل تكلفة الإنتاج، ومن ناحية أخرى، تتطور CMC نحو دقة أعلى. يركز البحث والتطوير لشركة CMC بشكل أساسي على تحويل تكنولوجيا الإنتاج الحالية وابتكار عملية التصنيع، بالإضافة إلى منتجات CMC الجديدة ذات الخصائص الفريدة، مثل عملية "طريقة المذيبات" [3] التي تم تطويرها بنجاح في الخارج وقد تم استخدامه على نطاق واسع. يتم إنتاج نوع جديد من CMC المعدل ذو الثبات العالي. نظرًا لارتفاع درجة الاستبدال والتوزيع الأكثر اتساقًا للبدائل، يمكن استخدامه في نطاق أوسع من مجالات الإنتاج الصناعي وبيئات الاستخدام المعقدة لتلبية متطلبات العمليات الأعلى. على المستوى الدولي، يُطلق على هذا النوع الجديد من CMC المعدل أيضًا اسم "السليلوز متعدد الأنيونيك (PAC، بولي أنيوني السليلوز)".
أمان
إجراءات أمنية مشددة، ADI لا تحتاج إلى لوائح، وتمت صياغة معايير وطنية [4] .
طلب
يحتوي هذا المنتج على وظائف الربط والسماكة والتقوية والاستحلاب واحتباس الماء والتعليق.
تطبيق CMC في الغذاء
وافقت منظمة الأغذية والزراعة ومنظمة الصحة العالمية على استخدام CMC النقي في الغذاء. تمت الموافقة عليه بعد أبحاث واختبارات بيولوجية وسمية صارمة للغاية. المدخول الآمن (ADI) وفقًا للمعايير الدولية هو 25 ملجم/(كجم·يوم)، أي حوالي 1.5 جم/يوم للشخص الواحد. تم الإبلاغ عن أن بعض الأشخاص لم يكن لديهم أي تفاعل سام عندما وصل تناولهم إلى 10 كجم. CMC ليس فقط مثبتًا جيدًا للاستحلاب ومكثفًا في التطبيقات الغذائية، ولكنه يتمتع أيضًا بثبات ممتاز في التجميد والذوبان، ويمكنه تحسين نكهة المنتج وإطالة وقت التخزين. تبلغ الكمية المستخدمة في حليب الصويا والآيس كريم والآيس كريم والهلام والمشروبات والعلب حوالي 1% إلى 1.5%. يمكن لـ CMC أيضًا تشكيل مستحلب مستقر مع الخل، صلصة الصويا، الزيت النباتي، عصير الفاكهة، المرق، عصير الخضار، وما إلى ذلك، والجرعة هي 0.2% إلى 0.5%. على وجه الخصوص، فهو يتمتع بأداء استحلاب ممتاز للزيوت الحيوانية والنباتية والبروتينات والمحاليل المائية، مما يمكنه من تكوين مستحلب متجانس بأداء مستقر. نظرًا لسلامته وموثوقيته، فإن جرعاته ليست محدودة بالمعايير الوطنية لنظافة الأغذية ADI. تم تطوير CMC بشكل مستمر في مجال الغذاء، كما تم إجراء أبحاث حول استخدام كربوكسي ميثيل سلولوز الصوديوم في إنتاج النبيذ.
استخدام CMC في الطب
في صناعة المستحضرات الصيدلانية، يمكن استخدامه كمثبت مستحلب للحقن، وموثق وعامل تشكيل الفيلم للأقراص. لقد أثبت بعض الأشخاص أن CMC هو ناقل آمن وموثوق للأدوية المضادة للسرطان من خلال التجارب الأساسية والحيوانية. باستخدام CMC كمادة غشائية، يمكن استخدام شكل الجرعة المعدل من مسحوق Yangyin Shengji للطب الصيني التقليدي، غشاء Yangyin Shengji، لجروح عمليات تقشير الجلد والجروح المؤلمة. أظهرت دراسات النماذج الحيوانية أن الغشاء يمنع عدوى الجرح ولا يوجد فرق كبير عن ضمادات الشاش. فيما يتعلق بالتحكم في إفراز سوائل أنسجة الجرح والشفاء السريع للجروح، فإن هذا الغشاء أفضل بكثير من ضمادات الشاش، وله تأثير على تقليل الوذمة وتهيج الجرح بعد العملية الجراحية. إن تحضير الفيلم المصنوع من كحول البولي فينيل: كربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم: بولي كربوكسي إيثيلين بنسبة 3: 6: 1 هو أفضل وصفة طبية، ويتم زيادة معدل الالتصاق والتحرر. تم تحسين التصاق المستحضر ومدة بقاء المستحضر في تجويف الفم وفعالية الدواء في المستحضر بشكل ملحوظ. بوبيفاكايين هو مخدر موضعي قوي، لكنه يمكن أن يؤدي في بعض الأحيان إلى آثار جانبية خطيرة على القلب والأوعية الدموية عند تسممه. لذلك، على الرغم من استخدام البوبيفاكايين سريريًا على نطاق واسع، إلا أن الأبحاث المتعلقة بالوقاية من تفاعلاته السامة وعلاجها تحظى دائمًا بمزيد من الاهتمام. أظهرت الدراسات الدوائية أن CIVIC باعتباره مادة ذات إطلاق مستدام مصاغة بمحلول بوبيفاكايين يمكن أن تقلل بشكل كبير من الآثار الجانبية للدواء. في جراحة PRK، فإن استخدام تتراكائين منخفض التركيز ومضادات الالتهاب غير الستيرويدية مع CMC يمكن أن يخفف بشكل كبير من آلام ما بعد الجراحة. تعد الوقاية من التصاقات البريتوني بعد العملية الجراحية وتقليل الانسداد المعوي من أكثر القضايا التي تهم الجراحة السريرية. أظهرت الدراسات أن CMC أفضل بكثير من هيالورونات الصوديوم في تقليل درجة الالتصاقات البريتونية بعد العملية الجراحية، ويمكن استخدامه كوسيلة فعالة لمنع حدوث الالتصاقات البريتونية. يستخدم CMC في التسريب الشرياني الكبدي للقسطرة للأدوية المضادة للسرطان لعلاج سرطان الكبد، والذي يمكن أن يطيل بشكل كبير وقت بقاء الأدوية المضادة للسرطان في الأورام، ويعزز القوة المضادة للورم، ويحسن التأثير العلاجي. في الطب الحيواني، لدى CMC أيضًا مجموعة واسعة من الاستخدامات. لقد تم الإبلاغ [5] أن التقطير داخل الصفاق بمحلول CMC 1٪ للنعاج له تأثير كبير على منع عسر الولادة والتصاقات البطن بعد جراحة الجهاز التناسلي في الماشية.
CMC في التطبيقات الصناعية الأخرى
في المنظفات، يمكن استخدام CMC كعامل مضاد لإعادة ترسيب التربة، خاصة بالنسبة لأقمشة الألياف الاصطناعية الكارهة للماء، وهي أفضل بكثير من ألياف كربوكسي ميثيل.
يمكن استخدام CMC لحماية آبار النفط كمثبت للطين وعامل لاحتباس الماء في التنقيب عن النفط. الجرعة لكل بئر نفط هي 2.3 طن للآبار الضحلة و5.6 طن للآبار العميقة.
في صناعة النسيج، يتم استخدامه كعامل تحجيم، ومكثف لمعجون الطباعة والصباغة، وطباعة المنسوجات، وتقوية التشطيب. عند استخدامه كعامل تحجيم، فإنه يمكن أن يحسن الذوبان واللزوجة، ويسهل عملية التحجيم؛ كعامل تقوية، جرعته أعلى من 95%؛ عند استخدامه كعامل تحجيم، يتم تحسين قوة ومرونة حجم الفيلم بشكل ملحوظ؛ مع ألياف الحرير المتجدد، يتم استخدام الغشاء المركب المكون من كربوكسي ميثيل السليلوز كمصفوفة لشل حركة أوكسيديز الجلوكوز، ويتم تجميد أوكسيديز الجلوكوز وكربوكسيل الفيروسين، كما أن جهاز استشعار الجلوكوز الحيوي المصنوع لديه حساسية واستقرار أعلى. أظهرت الدراسات أنه عندما يتم تحضير جناسة هلام السيليكا بمحلول CMC بتركيز حوالي 1% (وزن/حجم)، فإن الأداء الكروماتوغرافي للوحة الطبقة الرقيقة المحضرة هو الأفضل. وفي الوقت نفسه، تتمتع اللوحة ذات الطبقة الرقيقة المطلية في ظل ظروف محسنة بقوة طبقة مناسبة، ومناسبة لتقنيات أخذ العينات المختلفة، وسهلة التشغيل. يتمتع CMC بالالتصاق بمعظم الألياف ويمكنه تحسين الترابط بين الألياف. استقرار اللزوجة يمكن أن يضمن توحيد الحجم، وبالتالي تحسين كفاءة النسيج. ويمكن استخدامه أيضًا كعامل تشطيب للمنسوجات، خاصة للتشطيب الدائم المضاد للتجاعيد، مما يؤدي إلى تغييرات دائمة على الأقمشة.
يمكن استخدام CMC كعامل مضاد للترسيب، ومستحلب، ومشتت، وعامل تسوية، ومواد لاصقة للطلاءات. يمكن أن يتم توزيع المحتوى الصلب للطلاء بالتساوي في المذيب، بحيث لا يتفكك الطلاء لفترة طويلة. كما أنها تستخدم على نطاق واسع في الدهانات. .
عندما يتم استخدام CMC كمندد، فهو أكثر فعالية من غلوكونات الصوديوم في إزالة أيونات الكالسيوم. عند استخدامه كتبادل كاتيوني، يمكن أن تصل قدرته التبادلية إلى 1.6 مل/جم.
يتم استخدام CMC كعامل تحجيم للورق في صناعة الورق، والذي يمكن أن يحسن بشكل كبير القوة الجافة والقوة الرطبة للورق، وكذلك مقاومة الزيت، وامتصاص الحبر ومقاومة الماء.
يستخدم CMC كمحلول مائي في مستحضرات التجميل وكمكثف في معجون الأسنان، وتبلغ جرعته حوالي 5%.
يمكن استخدام CMC كعامل ندف، وعامل خالب، ومستحلب، ومكثف، وعامل الاحتفاظ بالمياه، وعامل تحجيم، ومواد تشكيل الفيلم، وما إلى ذلك، كما يستخدم على نطاق واسع في الإلكترونيات، والمبيدات الحشرية، والجلود، والبلاستيك، والطباعة، والسيراميك، ومعجون الأسنان، يوميًا المواد الكيميائية وغيرها من المجالات، وبسبب أدائها الممتاز ومجموعة واسعة من الاستخدامات، فإنها تفتح باستمرار مجالات تطبيق جديدة، وآفاق السوق واسعة للغاية.
احتياطات
(1) يُمنع توافق هذا المنتج مع الأحماض القوية والقلويات القوية وأيونات المعادن الثقيلة (مثل الألومنيوم والزنك والزئبق والفضة والحديد وما إلى ذلك).
(2) الكمية المسموح بها من هذا المنتج هي 0-25 ملجم/كجم·اليوم.
تعليمات
قم بخلط CMC مباشرة مع الماء لصنع غراء عجيني لاستخدامه لاحقًا. عند تكوين غراء CMC، قم أولاً بإضافة كمية معينة من الماء النظيف إلى خزان الخلط باستخدام جهاز التحريك، وعندما يتم تشغيل جهاز التحريك، قم برش CMC ببطء وبشكل متساوٍ في خزان الخلط، مع التحريك المستمر، بحيث يتم دمج CMC بالكامل مع الماء، يمكن أن يذوب CMC بالكامل. عند إذابة CMC، فإن السبب وراء ضرورة رشها بالتساوي وتقليبها باستمرار هو "منع مشاكل التكتل والتكتل وتقليل كمية CMC المذابة عندما يلتقي CMC بالماء"، ولزيادة معدل ذوبان CMC. وقت التحريك ليس هو نفس الوقت الذي يذوب فيه CMC تمامًا. وهما مفهومان. بشكل عام، الوقت اللازم للتحريك أقصر بكثير من الوقت اللازم لإذابة CMC تمامًا. الوقت اللازم للاثنين يعتمد على الوضع المحدد.
أساس تحديد زمن التحريك هو: عندماسي إم سييتم توزيعه بشكل موحد في الماء ولا توجد كتل كبيرة واضحة، ويمكن إيقاف التحريك، مما يسمح لـ CMC والماء بالاختراق والاندماج مع بعضهما البعض في حالة الوقوف.
أساس تحديد الوقت اللازم لحل CMC تمامًا هو كما يلي:
(1) يتم ربط CMC والماء بشكل كامل، ولا يوجد فصل بين السائل والصلب بينهما؛
(2) العجينة المختلطة في حالة موحدة، والسطح مسطح وناعم؛
(3) لون المعجون المختلط قريب من عديم اللون وشفاف، ولا توجد كائنات حبيبية في المعجون. من وقت وضع CMC في خزان الخلط وخلطه بالماء إلى الوقت الذي يتم فيه إذابة CMC تمامًا، فإن الوقت المطلوب يتراوح بين 10 إلى 20 ساعة.
وقت النشر: 26 أبريل 2024