נתרן קרבוקסימתיל תאית (ידוע גם בשם: נתרן קרבוקסימתיל תאית, קרבוקסימתיל תאית,CMC, Carboxymethyl, Cellulose Sodium, Sodium salt of Caboxy Methyl Cellulose) הוא הכמות הנפוצה ביותר בשימוש והכמות הגדולה ביותר בשימוש בעולם כיום סוגי תאית.
בקיצור CMC-Na, היא נגזרת תאית עם דרגת פילמור גלוקוז של 100-2000, ומסה מולקולרית יחסית של 242.16. אבקה סיבית או גרגירית לבנה. חסר ריח, חסר טעם, חסר טעם, היגרוסקופי, בלתי מסיס בממיסים אורגניים.
מאפיינים בסיסיים
1. מבנה מולקולרי של נתרן קרבוקסיתילצלולוזה (CMC)
הוא הופק לראשונה על ידי גרמניה בשנת 1918, והוא קיבל פטנט בשנת 1921 והופיע בעולם. מאז הושג ייצור מסחרי באירופה. באותה תקופה, זה היה רק מוצר גולמי, ששימש כקולואיד וקלסר. מ-1936 עד 1941, מחקר היישומים התעשייתי של תאית נתרן קרבוקסימיל היה פעיל למדי, והומצאו כמה פטנטים מעוררי השראה. במהלך מלחמת העולם השנייה, גרמניה השתמשה בנתרן קרבוקסימילצלולוזה בדטרגנטים סינתטיים. הרקולס ייצר נתרן קרבוקסי-מתיל צלולוז לראשונה בארצות הברית בשנת 1943, ויצר נתרן קרבוקסי-מתיל צלולוז מעודן בשנת 1946, שהוכר כתוסף מזון בטוח. ארצי החלה לאמץ אותו בשנות ה-70, והוא היה בשימוש נרחב בשנות ה-90. זוהי הכמות הנפוצה ביותר של תאית בשימוש הנפוצה ביותר בעולם כיום.
נוסחה מבנית: C6H7O2 (OH) 2OCH2COONa נוסחה מולקולרית: C8H11O7Na
מוצר זה הוא מלח הנתרן של תאית carboxymethyl ether, סיב אניוני
2. הופעה של תאית נתרן קרבוקסימתיל (CMC)
מוצר זה הוא מלח הנתרן של תאית קרבוקסימתיל אתר, אתר תאית אניוני, אבקה או גרגיר סיבי לבן או חלבי, צפיפות 0.5-0.7 גרם/סמ"ק, כמעט חסר ריח, חסר טעם, היגרוסקופי. קל לפזר אותו במים ליצירת תמיסה קולואידית שקופה, ואינו מסיס בממיסים אורגניים כגון אתנול [1]. ה-pH של תמיסה מימית 1% הוא 6.5-8.5, כאשר ה-pH>10 או <5, צמיגות הרירי יורדת משמעותית, והביצועים הטובים ביותר כאשר ה-pH=7. יציבה לחום, הצמיגות עולה במהירות מתחת ל-20 מעלות צלזיוס, ומשתנה באיטיות ב-45 מעלות צלזיוס. חימום ארוך טווח מעל 80 מעלות צלזיוס יכול לסנן את הקולואיד ולהפחית משמעותית את הצמיגות והביצועים. הוא מסיס בקלות במים, והתמיסה שקופה; הוא יציב מאוד בתמיסה אלקלית, אך הוא עובר הידרוליזה בקלות כאשר הוא נתקל בחומצה, והוא יתקע כאשר ערך ה-pH הוא 2-3, והוא יגיב גם עם מלחי מתכת רב ערכיים.
המטרה העיקרית
הוא משמש כחומר מעבה בתעשיית המזון, כנשא תרופות בתעשיית התרופות, וכחומר מקשר וכחומר נגד משקעים מחדש בתעשייה הכימית היומיומית. בתעשיית הדפוס והצביעה, הוא משמש כקולואיד מגן עבור חומרי גודל ומשחות הדפסה. בתעשייה הפטרוכימית, זה יכול לשמש כמרכיב של נוזל שבירה לשחזור נפט. [2]
אי התאמה
נתרן קרבוקסי-מתיל צלולוז אינו תואם לתמיסות חומצה חזקה, מלחי ברזל מסיסים, וכמה מתכות אחרות כגון אלומיניום, כספית ואבץ. כאשר ה-pH נמוך מ-2, ובעת ערבוב עם 95% אתנול, יתרחשו משקעים.
נתרן קרבוקסימתיל תאית יכולה ליצור קו-אגלומרטים עם ג'לטין ופקטין, ויכולה גם ליצור קומפלקסים עם קולגן, שיכולים לזרז חלבונים מסוימים בעלי מטען חיובי.
מְלָאכָה
CMC היא בדרך כלל תרכובת פולימר אניונית שהוכנה על ידי תגובה של תאית טבעית עם אלקלי קאוסטית וחומצה מונוכלורואצטית, עם משקל מולקולרי של 6400 (±1,000). תוצרי הלוואי העיקריים הם נתרן כלורי ונתרן גליקולט. CMC שייך לשינוי תאית טבעי. ארגון המזון והחקלאות של האו"ם (FAO) וארגון הבריאות העולמי (WHO) כינו אותו רשמית "תאית שונה".
האינדיקטורים העיקריים למדידת איכות ה-CMC הם מידת ההחלפה (DS) וטוהר. בדרך כלל, המאפיינים של CMC שונים אם ה-DS שונה; ככל שמידת ההחלפה גבוהה יותר, כך המסיסות חזקה יותר, והשקיפות והיציבות של התמיסה טובים יותר. לפי דיווחים, השקיפות של CMC טובה יותר כאשר מידת ההחלפה היא 0.7-1.2, וצמיגות התמיסה המימית שלו היא הגדולה ביותר כאשר ערך ה-pH הוא 6-9. על מנת להבטיח את איכותו, בנוסף לבחירת חומר האתריפיקציה, יש להתייחס גם לכמה גורמים המשפיעים על מידת ההחלפה והטוהר, כגון הקשר בין כמות האלקלי וחומר האתרה, זמן האתרה, תכולת המים ב. המערכת, טמפרטורה, ערך pH, ריכוז תמיסה ומלח וכו'.
סטטוס קוו
על מנת לפתור את המחסור בחומרי גלם (כותנה מזוקקת עשויה מכותנה), בשנים האחרונות, כמה יחידות מחקר מדעיות בארצי שיתפו פעולה עם מפעלים לניצול מקיף של קש אורז, כותנה טחונה (פסולת כותנה) ואבקת שעועית. לייצר CMC בהצלחה. עלות הייצור מופחתת מאוד, מה שפותח מקור חדש של חומרי גלם לייצור תעשייתי CMC ומממש ניצול מקיף של משאבים. מצד אחד, עלות הייצור מופחתת, ומצד שני, CMC מתפתחת לקראת דיוק גבוה יותר. המחקר והפיתוח של CMC מתמקדים בעיקר בטרנספורמציה של טכנולוגיית ייצור קיימת ובחדשנות של תהליך הייצור, כמו גם במוצרי CMC חדשים בעלי תכונות ייחודיות, כגון תהליך "שיטת הממס-סלורי" [3] שפותח בהצלחה בחו"ל ונמצא בשימוש נרחב. מיוצר סוג חדש של CMC שונה עם יציבות גבוהה. בשל מידת ההחלפה הגבוהה יותר והפיזור האחיד יותר של תחליפים, ניתן להשתמש בו במגוון רחב יותר של תחומי ייצור תעשייתיים וסביבות שימוש מורכבות כדי לעמוד בדרישות תהליך גבוהות יותר. בינלאומית, סוג חדש זה של CMC שונה נקרא גם "תאית פוליאניונית (PAC, Poly anionic cellulose)".
בְּטִיחוּת
אבטחה גבוהה, ADI אינו זקוק לתקנות, וגובשו תקנים לאומיים [4] .
בַּקָשָׁה
למוצר זה יש פונקציות של קשירה, עיבוי, חיזוק, מתחלב, שימור מים והשעיה.
יישום של CMC במזון
FAO ו-WHO אישרו את השימוש ב-CMC טהור במזון. הוא אושר לאחר מחקר ובדיקות ביולוגיות וטוקסיקולוגיות קפדניות מאוד. הצריכה הבטוחה (ADI) של התקן הבינלאומי היא 25mg/(kg·d), כלומר כ-1.5 גרם/d לאדם. דווח כי לחלק מהאנשים לא הייתה תגובה רעילה כלשהי כאשר הצריכה הגיעה ל-10 ק"ג. CMC הוא לא רק מייצב ומסמיך טוב ביישומי מזון, אלא גם בעל יציבות הקפאה והמסה מצוינת, ויכול לשפר את טעם המוצר ולהאריך את זמן האחסון. הכמות המשמשת בחלב סויה, גלידה, גלידה, ג'לי, משקאות ופחיות היא כ-1% עד 1.5%. CMC יכול גם ליצור פיזור מתחלב יציב עם חומץ, רוטב סויה, שמן צמחי, מיץ פירות, רוטב, מיץ ירקות וכו', והמינון הוא 0.2% עד 0.5%. במיוחד, יש לו ביצועים מתחלבים מצוינים עבור שמנים מן החי והצומח, חלבונים ותמיסות מימיות, המאפשרים לו ליצור אמולסיה הומוגנית עם ביצועים יציבים. בגלל הבטיחות והאמינות שלו, המינון שלו אינו מוגבל על ידי תקן היגיינת המזון הלאומי ADI. CMC פותחה ברציפות בתחום המזון, ובוצעו גם מחקרים על יישום נתרן קרבוקסימילצלולוזה בייצור יין.
השימוש ב-CMC ברפואה
בתעשיית התרופות ניתן להשתמש בו כמייצב אמולסיה להזרקות, כחומר מקשר וכחומר ליצירת סרט לטבליות. כמה אנשים הוכיחו ש-CMC הוא נשא בטוח ואמין של תרופות נגד סרטן באמצעות ניסויים בסיסיים ובעלי חיים. שימוש ב-CMC כחומר הממברנה, ניתן להשתמש בצורת המינון המשתנה של הרפואה הסינית המסורתית Yangyin Shengji Powder, Yangyin Shengji Membrane, לפצעי ניתוח דרמבריציה ופצעים טראומטיים. מחקרי מודל בבעלי חיים הראו שהסרט מונע זיהום בפצעים ואין לו הבדל משמעותי מחבישות גזה. מבחינת שליטה בהפרשת נוזלים של רקמת הפצע וריפוי מהיר של פצעים, הסרט הזה טוב משמעותית מחבישות גזה, ויש לו השפעה של הפחתת בצקת לאחר ניתוח וגירוי בפצעים. תכשיר הסרט העשוי מאלכוהול פוליוויניל: נתרן קרבוקסימתיל תאית: פוליקרבוקסיתילן ביחס של 3:6:1 הוא המרשם הטוב ביותר, וקצב ההידבקות והשחרור שניהם מוגברים. הידבקות התכשיר, זמן השהייה של התכשיר בחלל הפה ויעילות התרופה בתכשיר משתפרים באופן משמעותי. Bupivacaine הוא חומר הרדמה מקומי רב עוצמה, אך הוא עלול לפעמים לייצר תופעות לוואי קרדיווסקולריות חמורות כאשר מורעל. לכן, בעוד שבופיוואקאין נמצא בשימוש נרחב מבחינה קלינית, מחקר על מניעה וטיפול בתגובות הרעילות שלו תמיד קיבל יותר תשומת לב. מחקרים פרמקולוגיים הראו כי CIVIC כחומר בשחרור מושהה המנוסח עם תמיסת בופיוואקין יכול להפחית באופן משמעותי את תופעות הלוואי של התרופה. בניתוח PRK, השימוש בטטראקאין בריכוז נמוך ובתרופות נוגדות דלקת לא סטרואידיות בשילוב עם CMC יכול להקל באופן משמעותי על כאבים לאחר הניתוח. מניעה של הידבקויות פריטונאליות לאחר ניתוח והפחתת חסימת מעיים הם אחד הנושאים המודאגים ביותר בכירורגיה קלינית. מחקרים הראו ש-CMC עדיפה משמעותית מהסודיום היאלורונט בהפחתת מידת ההידבקויות הצפקיות לאחר הניתוח, ויכולה לשמש כשיטה יעילה למניעת התרחשות של הידבקויות פריטונאליות. CMC משמש בעירוי עורקי כבד בצנתר של תרופות אנטי-סרטניות לטיפול בסרטן הכבד, אשר יכול להאריך משמעותית את זמן השהייה של תרופות אנטי-סרטניות בגידולים, לשפר את הכוח האנטי-סרטני ולשפר את ההשפעה הטיפולית. גם ברפואת בעלי חיים ל-CMC מגוון רחב של שימושים. דווח [5] כי להזלפת תמיסת CMC 1% לכבשים יש השפעה משמעותית על מניעת דיסטוציה והידבקויות בבטן לאחר ניתוח דרכי רבייה בבעלי חיים.
CMC ביישומים תעשייתיים אחרים
בדטרגנטים, CMC יכול לשמש כחומר נגד שיבוץ אדמה, במיוחד עבור בדי סיבים סינתטיים הידרופוביים, שהוא טוב משמעותית מסיבי קרבוקסימטיל.
ניתן להשתמש ב-CMC כדי להגן על בארות נפט כמייצב בוץ וחומר שמירה על מים בקידוחי נפט. המינון עבור כל באר שמן הוא 2.3 טון עבור בארות רדודות ו 5.6 טון עבור בארות עמוקות;
בתעשיית הטקסטיל הוא משמש כחומר לגימור, חומר מעבה להדפסה וצביעה, הדפסת טקסטיל וגימור קשיח. כאשר משתמשים בו כחומר גודל, הוא יכול לשפר את המסיסות והצמיגות, וקל לניקוי גודל; כחומר מקשה, המינון שלו הוא מעל 95%; כאשר משתמשים בו כחומר גודל, החוזק והגמישות של הסרט בגודל משופרים משמעותית; עם פיברוין משי משוחזר הממברנה המרוכבת המורכבת מתאית קרבוקסימטיל משמשת כמטריקס לשיקום גלוקוז אוקסידאז, והגלוקוז אוקסידאז והקרבוקסילאט פרוצין משותקים, ולביו-חיישן הגלוקוז שנוצר יש רגישות ויציבות גבוהות יותר. מחקרים הראו שכאשר ההומוגנית של סיליקה ג'ל מוכנה עם תמיסת CMC בריכוז של כ-1% (w/v), הביצועים הכרומטוגרפיים של צלחת השכבה הדקה המוכנה הם הטובים ביותר. יחד עם זאת, לצלחת השכבה הדקה המצופה בתנאים מיטביים יש חוזק שכבה מתאים, מתאים לטכניקות דגימה שונות, קל לתפעול. ל-CMC יש הידבקות לרוב הסיבים ויכולה לשפר את הקשר בין סיבים. יציבות הצמיגות שלו יכולה להבטיח את אחידות הגודל, ובכך לשפר את יעילות האריגה. זה יכול לשמש גם כחומר גימור לטקסטיל, במיוחד עבור גימור קבוע נגד קמטים, המביא שינויים עמידים לבדים.
ניתן להשתמש ב-CMC כחומר נגד שיקוע, מתחלב, חומר מפזר, חומר פילוס ודבק לציפויים. זה יכול להפוך את התוכן המוצק של הציפוי לפזר אחיד בממס, כך שהציפוי לא יתפרק במשך זמן רב. הוא נמצא בשימוש נרחב גם בצבעים. .
כאשר משתמשים ב-CMC כחומר פלוקולנט, הוא יעיל יותר מאשר נתרן גלוקונאט בהרחקת יוני סידן. בשימוש כחילופי קטונים, יכולת ההחלפה שלו יכולה להגיע ל-1.6 מ"ל/גרם.
ה-CMC משמש כחומר לחידוד נייר בתעשיית הנייר, שיכול לשפר משמעותית את החוזק היבש והחוזק הרטוב של הנייר, כמו גם את העמידות בשמן, ספיגת הדיו ועמידות המים.
CMC משמש כהידרוסול בקוסמטיקה וכחומר מעבה במשחת שיניים, והמינון שלו הוא כ-5%.
ניתן להשתמש ב-CMC כחומר קצף, חומר קלאט, מתחלב, מעבה, חומר שומר מים, חומר גודל, חומר יוצר סרטים וכו', והוא נמצא בשימוש נרחב גם באלקטרוניקה, חומרי הדברה, עור, פלסטיק, דפוס, קרמיקה, משחת שיניים, יומיומי כימיקלים ותחומים אחרים, ובגלל הביצועים המצוינים ומגוון השימושים הרחב שלו, הוא פותח ללא הרף תחומי יישומים חדשים, ואת סיכוי השוק הוא רחב ביותר.
אמצעי זהירות
(1) התאימות של מוצר זה לחומצה חזקה, אלקליות חזקות ומתכות כבדות (כגון אלומיניום, אבץ, כספית, כסף, ברזל וכו') אסורה.
(2) הצריכה המותרת של מוצר זה היא 0-25mg/kg·d.
הוראות
מערבבים את CMC ישירות עם מים כדי ליצור דבק דביק לשימוש מאוחר יותר. בעת הגדרת דבק CMC, הוסיפו תחילה כמות מסוימת של מים נקיים למיכל האצווה עם מכשיר ערבוב, וכאשר מכשיר הבחישה מופעל, פזרו לאט ובאופן שווה את CMC לתוך מיכל האצווה, תוך ערבוב מתמשך, כך שה-CMC משולב במלואו עם מים, CMC יכול להתמוסס במלואו. בעת המסת CMC, הסיבה שבגינה יש לפזר אותו באופן שווה ולערבב אותו ברציפות היא "למנוע את הבעיות של צבירה, צבירה, ולהפחית את כמות ה-CMC המומס כאשר CMC פוגש מים", ולהגדיל את קצב הפירוק של CMC. זמן הערבול אינו זהה לזמן של CMC להתמוסס לחלוטין. הם שני מושגים. באופן כללי, זמן הערבול קצר בהרבה מהזמן של CMC להתמוסס לחלוטין. הזמן הנדרש לשניים תלוי במצב הספציפי.
הבסיס לקביעת זמן הערבול הוא: כאשר הCMCמפוזר בצורה אחידה במים ואין גושים גדולים ברורים, ניתן להפסיק את הערבול, ולאפשר ל-CMC ולמים לחדור ולהתמזג זה עם זה במצב עמידה.
הבסיס לקביעת הזמן הנדרש ל-CMC להתמוסס לחלוטין הוא כדלקמן:
(1) CMC ומים מחוברים לחלוטין, ואין הפרדה מוצק-נוזל בין השניים;
(2) המשחה המעורבת במצב אחיד, והמשטח שטוח וחלק;
(3) צבע המשחה המעורבת קרוב לחסר צבע ושקוף, ואין אובייקטים גרגירים במשחה. מרגע הכנסת ה-CMC למיכל האצווה ומערבבים אותו במים ועד לזמן בו ה-CMC מומס לחלוטין, הזמן הנדרש הוא בין 10 ל-20 שעות.
זמן פרסום: 26 באפריל 2024