Carboximetilcelulosa de sodio (también conocida como: carboximetilcelulosa de sodio, carboximetilcelulosa,CMC, Carboximetil, Celulosa Sódica, Sal sódica de Caboximetilcelulosa) es el tipo de celulosa más utilizado y en mayor cantidad en el mundo hoy en día.
CMC-Na, para abreviar, es un derivado de celulosa con un grado de polimerización de glucosa de 100-2000 y una masa molecular relativa de 242,16. Polvo fibroso o granular blanco. Inodoro, insípido, insípido, higroscópico, insoluble en disolventes orgánicos.
Propiedades básicas
1. Estructura molecular de la carboximetilcelulosa sódica (CMC)
Fue producido por primera vez en Alemania en 1918, fue patentado en 1921 y apareció en el mundo. Desde entonces, la producción comercial se ha logrado en Europa. En aquella época, era sólo un producto bruto, utilizado como coloide y aglutinante. De 1936 a 1941, la investigación sobre las aplicaciones industriales de la carboximetilcelulosa sódica fue bastante activa y se inventaron varias patentes inspiradoras. Durante la Segunda Guerra Mundial, Alemania utilizó carboximetilcelulosa de sodio en detergentes sintéticos. Hercules fabricó carboximetilcelulosa de sodio por primera vez en los Estados Unidos en 1943 y produjo carboximetilcelulosa de sodio refinada en 1946, que fue reconocida como un aditivo alimentario seguro. mi país comenzó a adoptarlo en la década de 1970 y se utilizó ampliamente en la década de 1990. Es la celulosa más utilizada y en mayor cantidad en el mundo en la actualidad.
Fórmula estructural: C6H7O2(OH)2OCH2COONa Fórmula molecular: C8H11O7Na
Este producto es la sal sódica del éter carboximetílico de celulosa, una fibra aniónica.
2. Aspecto de la carboximetilcelulosa sódica (CMC)
Este producto es la sal sódica del éter carboximetílico de celulosa, un éter de celulosa aniónico, polvo o gránulos fibrosos de color blanco o blanco lechoso, densidad 0,5-0,7 g/cm3, casi inodoro, insípido, higroscópico. Es fácil de dispersar en agua para formar una solución coloidal transparente y es insoluble en disolventes orgánicos como el etanol [1]. El pH de la solución acuosa al 1% es 6,5-8,5, cuando el pH>10 o <5, la viscosidad del mucílago disminuye significativamente y el rendimiento es mejor cuando el pH=7. Estable al calor, la viscosidad aumenta rápidamente por debajo de 20°C y cambia lentamente a 45°C. El calentamiento prolongado por encima de 80 °C puede desnaturalizar el coloide y reducir significativamente la viscosidad y el rendimiento. Es fácilmente soluble en agua y la solución es transparente; es muy estable en solución alcalina, pero se hidroliza fácilmente cuando se encuentra con ácido, precipitará cuando el valor de pH sea 2-3 y también reaccionará con sales de metales polivalentes.
El objetivo principal
Se utiliza como espesante en la industria alimentaria, como portador de fármacos en la industria farmacéutica y como aglutinante y agente anti-redeposición en la industria química diaria. En la industria de la impresión y el teñido, se utiliza como coloide protector para agentes de encolado y pastas de estampación. En la industria petroquímica, se puede utilizar como componente del fluido de fracturación para recuperación de petróleo. [2]
Incompatibilidad
La carboximetilcelulosa de sodio es incompatible con soluciones ácidas fuertes, sales de hierro solubles y algunos otros metales como el aluminio, el mercurio y el zinc. Cuando el pH es inferior a 2 y cuando se mezcla con etanol al 95%, se producirá precipitación.
La carboximetilcelulosa sódica puede formar coaglomerados con gelatina y pectina, y también puede formar complejos con colágeno, que pueden precipitar ciertas proteínas cargadas positivamente.
artesanía
La CMC suele ser un compuesto polimérico aniónico preparado haciendo reaccionar celulosa natural con álcali cáustico y ácido monocloroacético, con un peso molecular de 6400 (±1 000). Los principales subproductos son el cloruro de sodio y el glicolato de sodio. CMC pertenece a la modificación natural de la celulosa. La Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) y la Organización Mundial de la Salud (OMS) la han llamado oficialmente “celulosa modificada”.
Los principales indicadores para medir la calidad de la CMC son el grado de sustitución (DS) y la pureza. Generalmente, las propiedades de la CMC son diferentes si el DS es diferente; cuanto mayor sea el grado de sustitución, mayor será la solubilidad y mejor será la transparencia y estabilidad de la solución. Según los informes, la transparencia de la CMC es mejor cuando el grado de sustitución es de 0,7 a 1,2, y la viscosidad de su solución acuosa es mayor cuando el valor de pH es de 6 a 9. Para asegurar su calidad, además de la elección del agente de eterificación, también se deben considerar algunos factores que afectan el grado de sustitución y pureza, como la relación entre la cantidad de álcali y agente de eterificación, el tiempo de eterificación, el contenido de agua en el sistema, temperatura, valor de pH, concentración de solución y sal, etc.
status quo
Para resolver la escasez de materias primas (algodón refinado hecho de borra de algodón), en los últimos años, algunas unidades de investigación científica de mi país han cooperado con empresas para utilizar de manera integral la paja de arroz, el algodón molido (algodón de desecho) y los restos de tofu. para producir CMC con éxito. El costo de producción se reduce considerablemente, lo que abre una nueva fuente de materias primas para la producción industrial de CMC y logra la utilización integral de los recursos. Por un lado, se reduce el coste de producción y, por otro, el CMC evoluciona hacia una mayor precisión. La investigación y el desarrollo de CMC se centran principalmente en la transformación de la tecnología de producción existente y la innovación del proceso de fabricación, así como en nuevos productos de CMC con propiedades únicas, como el proceso del “método de lodo solvente” [3] que se ha desarrollado con éxito. en el extranjero y ha sido ampliamente utilizado. Se produce un nuevo tipo de CMC modificada con alta estabilidad. Debido al mayor grado de sustitución y a la distribución más uniforme de sustituyentes, se puede utilizar en una gama más amplia de campos de producción industrial y entornos de uso complejos para cumplir con requisitos de proceso más elevados. Internacionalmente, este nuevo tipo de CMC modificada también se denomina “celulosa polianiónica (PAC, Poly anionic cellulose)”.
seguridad
Alta seguridad, ADI no necesita regulaciones y se han formulado estándares nacionales [4].
solicitud
Este producto tiene las funciones de aglutinante, espesante, fortalecedor, emulsionante, retención de agua y suspensión.
Aplicación de CMC en alimentos
La FAO y la OMS han aprobado el uso de CMC pura en los alimentos. Fue aprobado después de investigaciones y pruebas biológicas y toxicológicas muy estrictas. La ingesta segura (IDA) del estándar internacional es de 25 mg/(kg·d), es decir, aproximadamente 1,5 g/d por persona. Se ha informado que algunas personas no tuvieron ninguna reacción tóxica cuando la ingesta alcanzó los 10 kg. La CMC no solo es un buen estabilizador de emulsificación y espesante en aplicaciones alimentarias, sino que también tiene una excelente estabilidad de congelación y fusión, y puede mejorar el sabor del producto y prolongar el tiempo de almacenamiento. La cantidad utilizada en la leche de soja, helados, helados, gelatinas, bebidas y latas es aproximadamente del 1% al 1,5%. La CMC también puede formar una dispersión emulsionada estable con vinagre, salsa de soja, aceite vegetal, jugo de frutas, salsa gravy, jugo de vegetales, etc., y la dosis es del 0,2% al 0,5%. Especialmente, tiene un excelente rendimiento emulsionante para aceites animales y vegetales, proteínas y soluciones acuosas, lo que le permite formar una emulsión homogénea con un rendimiento estable. Debido a su seguridad y confiabilidad, su dosis no está limitada por la norma nacional de higiene alimentaria ADI. La CMC se ha desarrollado continuamente en el campo alimentario, y también se han llevado a cabo investigaciones sobre la aplicación de la carboximetilcelulosa sódica en la producción de vino.
El uso de CMC en medicina.
En la industria farmacéutica, se puede utilizar como estabilizador de emulsión para inyecciones, aglutinante y agente formador de película para tabletas. Algunas personas han demostrado que la CMC es un portador de fármacos anticancerígenos seguro y fiable mediante experimentos básicos y con animales. Usando CMC como material de membrana, la forma de dosificación modificada del polvo Yangyin Shengji de la medicina tradicional china, Membrana Yangyin Shengji, se puede utilizar para heridas de operaciones de dermoabrasión y heridas traumáticas. Los estudios en modelos animales han demostrado que la película previene la infección de la herida y no presenta diferencias significativas con los apósitos de gasa. En términos de controlar la exudación de líquido del tejido de la herida y la rápida cicatrización de la herida, esta película es significativamente mejor que los apósitos de gasa y tiene el efecto de reducir el edema posoperatorio y la irritación de la herida. La preparación de película hecha de alcohol polivinílico: carboximetilcelulosa de sodio: policarboxietileno en una proporción de 3:6:1 es la mejor prescripción, y tanto la adhesión como la velocidad de liberación aumentan. Se mejoran significativamente la adherencia del preparado, el tiempo de residencia del preparado en la cavidad bucal y la eficacia del medicamento en el preparado. La bupivacaína es un potente anestésico local, pero a veces puede producir efectos secundarios cardiovasculares graves cuando se envenena. Por lo tanto, si bien la bupivacaína se usa ampliamente en la clínica, siempre se ha prestado más atención a la investigación sobre la prevención y el tratamiento de sus reacciones tóxicas. Los estudios farmacológicos han demostrado que CIVIC, como sustancia de liberación sostenida formulada con solución de bupivacaína, puede reducir significativamente los efectos secundarios del fármaco. En la cirugía PRK, el uso de tetracaína de baja concentración y antiinflamatorios no esteroides combinados con CMC puede aliviar significativamente el dolor posoperatorio. La prevención de adherencias peritoneales posoperatorias y la reducción de la obstrucción intestinal son uno de los temas que más preocupan en la cirugía clínica. Los estudios han demostrado que la CMC es significativamente mejor que el hialuronato de sodio para reducir el grado de adherencias peritoneales posoperatorias y puede utilizarse como un método eficaz para prevenir la aparición de adherencias peritoneales. La CMC se utiliza en la infusión arterial hepática con catéter de medicamentos contra el cáncer para el tratamiento del cáncer de hígado, lo que puede prolongar significativamente el tiempo de residencia de los medicamentos contra el cáncer en los tumores, mejorar el poder antitumoral y mejorar el efecto terapéutico. En medicina animal, la CMC también tiene una amplia gama de usos. Se ha informado [5] que la instilación intraperitoneal de una solución de CMC al 1% en ovejas tiene un efecto significativo en la prevención de la distocia y las adherencias abdominales después de una cirugía del tracto reproductivo en el ganado.
CMC en otras aplicaciones industriales
En detergentes, la CMC se puede utilizar como agente de redeposición antisuciedad, especialmente para tejidos de fibras sintéticas hidrófobas, que es significativamente mejor que la fibra de carboximetilo.
CMC se puede utilizar para proteger pozos petroleros como estabilizador de lodo y agente de retención de agua en la perforación petrolera. La dosis para cada pozo de petróleo es de 2,3t para pozos poco profundos y de 5,6t para pozos profundos;
En la industria textil, se utiliza como agente de apresto, espesante para pastas de estampación y teñido, estampación textil y acabado endurecedor. Cuando se utiliza como agente de apresto, puede mejorar la solubilidad y la viscosidad y es fácil de desencolar; como agente endurecedor su dosificación es superior al 95%; cuando se utiliza como agente de encolado, la resistencia y flexibilidad de la película de encolado mejoran significativamente; con fibroína de seda regenerada La membrana compuesta compuesta de carboximetilcelulosa se utiliza como matriz para inmovilizar la glucosa oxidasa, y la glucosa oxidasa y el carboxilato de ferroceno se inmovilizan, y el biosensor de glucosa fabricado tiene mayor sensibilidad y estabilidad. Los estudios han demostrado que cuando el homogeneizado de gel de sílice se prepara con una solución de CMC con una concentración de aproximadamente el 1 % (p/v), el rendimiento cromatográfico de la placa de capa fina preparada es el mejor. Al mismo tiempo, la placa de capa fina recubierta en condiciones optimizadas tiene una resistencia de capa adecuada, adecuada para diversas técnicas de muestreo y fácil de operar. CMC tiene adherencia a la mayoría de las fibras y puede mejorar la unión entre fibras. La estabilidad de su viscosidad puede garantizar la uniformidad del tamaño, mejorando así la eficiencia del tejido. También se puede utilizar como agente de acabado para textiles, especialmente para acabado antiarrugas permanente, lo que aporta cambios duraderos a las telas.
La CMC se puede utilizar como agente antisedimentación, emulsionante, dispersante, agente nivelador y adhesivo para revestimientos. Puede hacer que el contenido sólido del recubrimiento se distribuya uniformemente en el solvente, de modo que el recubrimiento no se deslamine durante mucho tiempo. También es muy utilizado en pinturas. .
Cuando se utiliza CMC como floculante, es más eficaz que el gluconato de sodio para eliminar iones de calcio. Cuando se utiliza como intercambio catiónico, su capacidad de intercambio puede alcanzar 1,6 ml/g.
El CMC se utiliza como agente de apresto del papel en la industria papelera, lo que puede mejorar significativamente la resistencia en seco y en húmedo del papel, así como la resistencia al aceite, la absorción de tinta y la resistencia al agua.
La CMC se utiliza como hidrosol en cosméticos y como espesante en pasta de dientes, y su dosis es de aproximadamente el 5%.
CMC se puede utilizar como floculante, agente quelante, emulsionante, espesante, agente de retención de agua, agente de apresto, material formador de película, etc., y también se usa ampliamente en electrónica, pesticidas, cuero, plásticos, impresión, cerámica, pasta de dientes, uso diario. productos químicos y otros campos, y debido a su excelente rendimiento y amplia gama de usos, constantemente abre nuevos campos de aplicación y la perspectiva del mercado es extremadamente amplia.
Precauciones
(1) La compatibilidad de este producto con ácidos fuertes, álcalis fuertes e iones de metales pesados (como aluminio, zinc, mercurio, plata, hierro, etc.) está contraindicada.
(2) La ingesta permitida de este producto es 0-25 mg/kg·d.
Instrucciones
Mezcle CMC directamente con agua para hacer un pegamento pastoso para su uso posterior. Al configurar el pegamento CMC, primero agregue una cierta cantidad de agua limpia al tanque de dosificación con un dispositivo de agitación, y cuando el dispositivo de agitación esté encendido, rocíe CMC lenta y uniformemente en el tanque de dosificación, revolviendo continuamente, para que el CMC esté completamente integrado. Con agua, CMC puede disolverse completamente. Al disolver CMC, la razón por la que se debe rociar uniformemente y agitar continuamente es para "prevenir los problemas de aglomeración, aglomeración y reducir la cantidad de CMC disuelta cuando el CMC se encuentra con el agua" y aumentar la velocidad de disolución del CMC. El tiempo para agitar no es el mismo que el tiempo para que el CMC se disuelva por completo. Son dos conceptos. En términos generales, el tiempo para agitar es mucho más corto que el tiempo para que el CMC se disuelva por completo. El tiempo necesario para los dos depende de la situación específica.
La base para determinar el tiempo de agitación es: cuando elCMCestá uniformemente dispersado en el agua y no hay grumos grandes obvios, se puede detener la agitación, permitiendo que el CMC y el agua penetren y se fusionen entre sí en un estado estacionario.
La base para determinar el tiempo necesario para que CMC se disuelva completamente es la siguiente:
(1) CMC y agua están completamente unidas y no hay separación sólido-líquido entre los dos;
(2) La pasta mezclada está en un estado uniforme y la superficie es plana y lisa;
(3) El color de la pasta mezclada es casi incoloro y transparente, y no hay objetos granulares en la pasta. Desde el momento en que se coloca el CMC en el tanque de dosificación y se mezcla con agua hasta el momento en que el CMC se disuelve por completo, el tiempo requerido es de entre 10 y 20 horas.
Hora de publicación: 26 de abril de 2024