Karboksymetyloceluloza sodowa (znana również jako: karboksymetyloceluloza sodowa, karboksymetyloceluloza,CMCKarboksymetyloceluloza sodowa (sól sodowa karboksymetylocelulozy) jest najszerzej stosowanym i największym w świecie rodzajem celulozy.
CMC-Na w skrócie, to pochodna celulozy o stopniu polimeryzacji glukozy 100-2000 i względnej masie cząsteczkowej 242,16. Biały włóknisty lub granulowany proszek. Bezwonny, bezsmakowy, bez smaku, higroskopijny, nierozpuszczalny w rozpuszczalnikach organicznych.
Podstawowe właściwości
1. Struktura molekularna karboksymetylocelulozy sodowej (CMC)
Po raz pierwszy wyprodukowano ją w Niemczech w 1918 roku, a opatentowano w 1921 roku i pojawiła się na świecie. Od tego czasu komercyjną produkcję osiągnięto w Europie. W tamtym czasie był to tylko surowy produkt, stosowany jako koloid i spoiwo. Od 1936 do 1941 roku badania nad przemysłowym zastosowaniem karboksymetylocelulozy sodowej były dość aktywne i wynaleziono kilka inspirujących patentów. Podczas II wojny światowej Niemcy stosowały karboksymetylocelulozę sodową w syntetycznych detergentach. Hercules wyprodukował karboksymetylocelulozę sodową po raz pierwszy w Stanach Zjednoczonych w 1943 roku, a w 1946 roku wyprodukował rafinowaną karboksymetylocelulozę sodową, która została uznana za bezpieczny dodatek do żywności. Mój kraj zaczął ją przyjmować w latach 70. i była szeroko stosowana w latach 90. Jest to obecnie najszerzej stosowana i największa ilość celulozy na świecie.
Wzór strukturalny: C6H7O2 (OH) 2OCH2COONa Wzór cząsteczkowy: C8H11O7Na
Produkt ten jest solą sodową eteru karboksymetylocelulozy, włókna anionowego
2. Wygląd karboksymetylocelulozy sodowej (CMC)
Ten produkt jest solą sodową eteru karboksymetylocelulozy, anionowego eteru celulozy, białego lub mlecznobiałego włóknistego proszku lub granulatu, gęstość 0,5-0,7 g/cm3, prawie bezwonny, bez smaku, higroskopijny. Łatwo rozprasza się w wodzie, tworząc przezroczysty roztwór koloidalny i jest nierozpuszczalny w rozpuszczalnikach organicznych, takich jak etanol [1]. pH 1% roztworu wodnego wynosi 6,5-8,5, gdy pH>10 lub <5, lepkość śluzu znacznie spada, a wydajność jest najlepsza, gdy pH=7. Stabilny w cieple, lepkość szybko wzrasta poniżej 20°C i zmienia się powoli w temperaturze 45°C. Długotrwałe ogrzewanie powyżej 80°C może denaturować koloid i znacznie zmniejszyć lepkość i wydajność. Jest łatwo rozpuszczalny w wodzie, a roztwór jest przezroczysty; jest bardzo stabilny w środowisku zasadowym, jednak łatwo ulega hydrolizie w kontakcie z kwasem, a wytrąca się, gdy wartość pH wynosi 2-3; reaguje również z solami metali wielowartościowych.
Główny cel
Jest stosowany jako zagęszczacz w przemyśle spożywczym, jako nośnik leków w przemyśle farmaceutycznym oraz jako spoiwo i środek zapobiegający redepozycji w codziennym przemyśle chemicznym. W przemyśle drukarskim i farbiarskim jest stosowany jako koloid ochronny do środków klejących i past drukarskich. W przemyśle petrochemicznym może być stosowany jako składnik płynu szczelinującego do odzyskiwania ropy naftowej. [2]
Niezgodność
Karboksymetyloceluloza sodowa jest niezgodna z silnymi roztworami kwasów, rozpuszczalnymi solami żelaza i niektórymi innymi metalami, takimi jak aluminium, rtęć i cynk. Gdy pH jest mniejsze niż 2 i po zmieszaniu z 95% etanolem, nastąpi wytrącenie.
Karboksymetyloceluloza sodowa może tworzyć aglomeraty z żelatyną i pektyną, a także kompleksy z kolagenem, co może powodować wytrącanie się niektórych dodatnio naładowanych białek.
rzemiosło
CMC jest zazwyczaj anionowym związkiem polimerowym otrzymywanym w wyniku reakcji naturalnej celulozy z żrącym alkalium i kwasem monochlorooctowym, o masie cząsteczkowej 6400 (±1 000). Głównymi produktami ubocznymi są chlorek sodu i glikolan sodu. CMC należy do modyfikacji naturalnej celulozy. Organizacja Narodów Zjednoczonych ds. Wyżywienia i Rolnictwa (FAO) i Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) oficjalnie nazywają ją „modyfikowaną celulozą”.
Głównymi wskaźnikami do pomiaru jakości CMC są stopień podstawienia (DS) i czystość. Ogólnie rzecz biorąc, właściwości CMC są różne, jeśli DS jest inny; im wyższy stopień podstawienia, tym większa rozpuszczalność i lepsza przezroczystość i stabilność roztworu. Według doniesień przezroczystość CMC jest lepsza, gdy stopień podstawienia wynosi 0,7-1,2, a lepkość jego wodnego roztworu jest największa, gdy wartość pH wynosi 6-9. Aby zapewnić jego jakość, oprócz wyboru środka eteryfikującego, należy również wziąć pod uwagę pewne czynniki, które wpływają na stopień podstawienia i czystość, takie jak związek między ilością alkaliów i środka eteryfikującego, czasem eteryfikowania, zawartością wody w układzie, temperaturą, wartością pH, stężeniem roztworu i solą itp.
stan obecny
Aby rozwiązać problem niedoboru surowców (rafinowanej bawełny z włókien bawełnianych), w ostatnich latach niektóre jednostki naukowo-badawcze w moim kraju nawiązały współpracę z przedsiębiorstwami w celu kompleksowego wykorzystania słomy ryżowej, zmielonej bawełny (bawełny odpadowej) i osadu tofu sojowego do pomyślnej produkcji CMC. Koszt produkcji został znacznie obniżony, co otwiera nowe źródło surowców do przemysłowej produkcji CMC i realizuje kompleksowe wykorzystanie zasobów. Z jednej strony koszt produkcji został obniżony, a z drugiej strony CMC rozwija się w kierunku wyższej precyzji. Badania i rozwój CMC koncentrują się głównie na transformacji istniejącej technologii produkcji i innowacji procesu produkcyjnego, a także nowych produktów CMC o unikalnych właściwościach, takich jak proces „metody rozpuszczalnika i zawiesiny” [3], który został pomyślnie opracowany za granicą i jest szeroko stosowany. Wytwarzany jest nowy typ modyfikowanego CMC o wysokiej stabilności. Ze względu na wyższy stopień substytucji i bardziej równomierny rozkład podstawników, może być stosowany w szerszym zakresie dziedzin produkcji przemysłowej i złożonych środowiskach użytkowania w celu spełnienia wyższych wymagań procesowych. Na świecie ten nowy typ modyfikowanej CMC nazywany jest również „celulozą polianionową (PAC, polianionowa celuloza)”.
bezpieczeństwo
Wysoki poziom bezpieczeństwa, ADI nie wymaga regulacji, opracowano normy krajowe [4] .
aplikacja
Produkt ten ma właściwości wiążące, zagęszczające, wzmacniające, emulgujące, zatrzymujące wodę i tworzące zawiesinę.
Zastosowanie CMC w żywności
FAO i WHO zatwierdziły stosowanie czystego CMC w żywności. Zostało to zatwierdzone po bardzo rygorystycznych badaniach i testach biologicznych i toksykologicznych. Bezpieczne spożycie (ADI) według międzynarodowego standardu wynosi 25 mg/(kg·d), czyli około 1,5 g/d na osobę. Zgłaszano, że niektórzy ludzie nie mieli żadnej reakcji toksycznej, gdy spożycie osiągnęło 10 kg. CMC jest nie tylko dobrym stabilizatorem emulgującym i zagęszczaczem w zastosowaniach spożywczych, ale ma również doskonałą stabilność zamrażania i topnienia oraz może poprawić smak produktu i wydłużyć czas przechowywania. Ilość stosowana w mleku sojowym, lodach, galaretce, napojach i puszkach wynosi około 1% do 1,5%. CMC może również tworzyć stabilną emulsję z octem, sosem sojowym, olejem roślinnym, sokiem owocowym, sosem, sokiem warzywnym itp., a dawkowanie wynosi 0,2% do 0,5%. W szczególności ma doskonałe właściwości emulgujące dla olejów zwierzęcych i roślinnych, białek i roztworów wodnych, co pozwala mu tworzyć jednorodną emulsję o stabilnych właściwościach. Ze względu na bezpieczeństwo i niezawodność, jego dawkowanie nie jest ograniczone przez krajowy standard higieny żywności ADI. CMC jest stale rozwijany w branży spożywczej, a badania nad zastosowaniem karboksymetylocelulozy sodowej w produkcji wina również zostały przeprowadzone.
Zastosowanie CMC w medycynie
W przemyśle farmaceutycznym może być stosowany jako stabilizator emulsji do wstrzykiwań, spoiwo i środek błonotwórczy do tabletek. Niektórzy udowodnili, że CMC jest bezpiecznym i niezawodnym nośnikiem leków przeciwnowotworowych poprzez eksperymenty podstawowe i na zwierzętach. Używając CMC jako materiału membranowego, zmodyfikowana forma dawkowania tradycyjnej chińskiej medycyny Yangyin Shengji Powder, Yangyin Shengji Membrane, może być stosowana na rany pooperacyjne po dermabrazji i rany pourazowe. Badania na modelach zwierzęcych wykazały, że folia zapobiega zakażeniom ran i nie różni się znacząco od opatrunków z gazy. Pod względem kontrolowania wysięku płynu tkankowego rany i szybkiego gojenia się rany, ta folia jest znacznie lepsza niż opatrunki z gazy i ma wpływ na zmniejszenie obrzęku pooperacyjnego i podrażnienia rany. Preparat folii wykonany z alkoholu poliwinylowego: karboksymetylocelulozy sodowej: polikarboksyetylenu w stosunku 3:6:1 jest najlepszym przepisem, a przyczepność i szybkość uwalniania są zwiększone. Przyleganie preparatu, czas przebywania preparatu w jamie ustnej i skuteczność leku w preparacie ulegają znacznej poprawie. Bupiwakaina jest silnym środkiem znieczulającym miejscowo, ale czasami może powodować poważne działania niepożądane ze strony układu sercowo-naczyniowego w przypadku zatrucia. Dlatego też, podczas gdy bupiwakaina jest szeroko stosowana klinicznie, badania nad zapobieganiem i leczeniem jej toksycznych reakcji zawsze były przedmiotem większej uwagi. Badania farmakologiczne wykazały, że CIVIC jako substancja o przedłużonym uwalnianiu sformułowana z roztworem bupiwakainy może znacznie zmniejszyć działania niepożądane leku. W chirurgii PRK stosowanie tetrakainy o niskim stężeniu i niesteroidowych leków przeciwzapalnych w połączeniu z CMC może znacznie złagodzić ból pooperacyjny. Zapobieganie pooperacyjnym zrostom otrzewnowym i zmniejszanie niedrożności jelit to jedne z najbardziej istotnych kwestii w chirurgii klinicznej. Badania wykazały, że CMC jest znacznie lepszy niż hialuronian sodu w zmniejszaniu stopnia pooperacyjnych zrostów otrzewnowych i może być stosowany jako skuteczna metoda zapobiegania występowaniu zrostów otrzewnowych. CMC jest stosowany w cewnikowej infuzji tętniczej wątrobowej leków przeciwnowotworowych w leczeniu raka wątroby, co może znacznie wydłużyć czas przebywania leków przeciwnowotworowych w guzach, zwiększyć siłę przeciwnowotworową i poprawić efekt terapeutyczny. W medycynie weterynaryjnej CMC ma również szeroki zakres zastosowań. Donoszono [5], że dootrzewnowe wkraplanie 1% roztworu CMC u owiec ma znaczący wpływ na zapobieganie dystocji i zrostom brzusznym po operacji układu rozrodczego u zwierząt gospodarskich.
CMC w innych zastosowaniach przemysłowych
W detergentach CMC można stosować jako środek zapobiegający ponownemu osadzaniu się brudu, zwłaszcza w przypadku hydrofobowych tkanin z włókien syntetycznych, co jest znacznie lepsze niż w przypadku włókien karboksymetylowych.
CMC można stosować do ochrony odwiertów naftowych jako stabilizator mułu i środek zatrzymujący wodę podczas wierceń naftowych. Dawka dla każdego odwiertu naftowego wynosi 2,3 t dla odwiertów płytkich i 5,6 t dla odwiertów głębokich;
W przemyśle tekstylnym jest stosowany jako środek klejący, zagęszczacz do drukowania i barwienia pasty, drukowania tekstyliów i usztywniania wykończeniowego. Gdy jest stosowany jako środek klejący, może poprawić rozpuszczalność i lepkość oraz jest łatwy do odklejenia; jako środek usztywniający jego dawka wynosi powyżej 95%; gdy jest stosowany jako środek klejący, wytrzymałość i elastyczność folii klejącej są znacznie poprawione; z regenerowaną fibroiną jedwabną Kompozytowa membrana złożona z karboksymetylocelulozy jest stosowana jako matryca do unieruchamiania oksydazy glukozy, a oksydaza glukozy i karboksylan ferrocenu są unieruchomione, a wykonany biosensor glukozy ma wyższą czułość i stabilność. Badania wykazały, że gdy homogenat żelu krzemionkowego jest przygotowywany z roztworem CMC o stężeniu około 1% (w/v), wydajność chromatograficzna przygotowanej płytki cienkowarstwowej jest najlepsza. Jednocześnie płytka cienkowarstwowa pokryta w zoptymalizowanych warunkach ma odpowiednią wytrzymałość warstwy, nadaje się do różnych technik pobierania próbek, jest łatwa w obsłudze. CMC ma przyczepność do większości włókien i może poprawić wiązanie między włóknami. Stabilność jego lepkości może zapewnić jednorodność klejenia, tym samym poprawiając wydajność tkania. Może być również stosowany jako środek wykańczający tekstylia, szczególnie do trwałego wykończenia przeciwzmarszczkowego, które przynosi trwałe zmiany w tkaninach.
CMC może być stosowany jako środek antysedymentacyjny, emulgator, dyspergator, środek wyrównujący i klej do powłok. Może sprawić, że stała zawartość powłoki będzie równomiernie rozprowadzona w rozpuszczalniku, dzięki czemu powłoka nie będzie się rozwarstwiać przez długi czas. Jest również szeroko stosowany w farbach. .
Gdy CMC jest stosowany jako flokulant, jest skuteczniejszy niż glukonian sodu w usuwaniu jonów wapnia. Gdy jest stosowany jako wymieniacz kationów, jego pojemność wymiany może osiągnąć 1,6 ml/g.
CMC jest stosowany w przemyśle papierniczym jako środek zaklejający papier, który może znacząco poprawić wytrzymałość papieru na sucho i na mokro, a także odporność na olej, absorpcję tuszu i odporność na wodę.
CMC jest stosowany jako hydrolat w kosmetykach i jako zagęszczacz w paście do zębów, a jego dawka wynosi około 5%.
CMC może być stosowany jako flokulant, środek chelatujący, emulgator, zagęszczacz, środek zatrzymujący wodę, środek klejący, materiał tworzący powłokę itp. Jest również szeroko stosowany w elektronice, pestycydach, skórze, tworzywach sztucznych, drukarstwie, ceramice, paście do zębów, codziennych chemikaliach i innych dziedzinach. Ze względu na doskonałą wydajność i szeroki zakres zastosowań, stale otwiera nowe obszary zastosowań, a perspektywy rynkowe są niezwykle szerokie.
Środki ostrożności
(1) Nie zaleca się stosowania tego produktu w połączeniu z silnymi kwasami, silnymi zasadami i jonami metali ciężkich (takich jak aluminium, cynk, rtęć, srebro, żelazo itp.).
(2) Dopuszczalne spożycie tego produktu wynosi 0–25 mg/kg·d.
Instrukcje
Wymieszaj CMC bezpośrednio z wodą, aby uzyskać klej o konsystencji pasty do późniejszego użycia. Podczas konfigurowania kleju CMC najpierw dodaj określoną ilość czystej wody do zbiornika wsadowego za pomocą urządzenia mieszającego, a gdy urządzenie mieszające jest włączone, powoli i równomiernie wsypuj CMC do zbiornika wsadowego, mieszając ciągle, aby CMC w pełni zintegrowany z wodą mógł się całkowicie rozpuścić. Podczas rozpuszczania CMC powodem, dla którego należy go równomiernie posypywać i mieszać ciągle, jest „zapobieganie problemom z aglomeracją, aglomeracją i zmniejszanie ilości rozpuszczonego CMC, gdy CMC spotyka się z wodą” oraz zwiększenie szybkości rozpuszczania CMC. Czas mieszania nie jest taki sam, jak czas całkowitego rozpuszczenia CMC. Są to dwa pojęcia. Mówiąc ogólnie, czas mieszania jest znacznie krótszy niż czas całkowitego rozpuszczenia CMC. Czas wymagany dla obu zależy od konkretnej sytuacji.
Podstawą określenia czasu mieszania jest: moment, w którymCMCjest równomiernie rozproszony w wodzie i nie ma widocznych dużych grudek, mieszanie można przerwać, umożliwiając CMC i wodzie przenikanie i łączenie się ze sobą w stanie stojącym.
Podstawą określenia czasu potrzebnego do całkowitego rozpuszczenia CMC jest:
(1) CMC i woda są całkowicie połączone i nie występuje między nimi rozdział ciało stałe-ciecz;
(2) Wymieszana pasta ma jednorodną konsystencję, a jej powierzchnia jest płaska i gładka;
(3) Kolor wymieszanej pasty jest zbliżony do bezbarwnego i przezroczystego, a w paście nie ma żadnych ziarnistych obiektów. Od momentu umieszczenia CMC w zbiorniku dozującym i wymieszania z wodą do momentu całkowitego rozpuszczenia CMC wymagany czas wynosi od 10 do 20 godzin.
Czas publikacji: 26-kwi-2024