Natrijum karboksimetil celuloza se široko koristi u industriji, farmaciji i proizvodnji hrane. Ovo jedinjenje je napravljeno na bazi drveta i biološki je inertan materijal, odnosno ne učestvuje u fiziološkim procesima. Zbog posebnih svojstava rastvora sa ovom komponentom, moguće je regulisati viskoznost supstanci i druge tehničke parametre.
Opis
Natrijum karboksimetilceluloza (CMC) je natrijumova so celulozne glikolne kiseline. Hemijski naziv jedinjenja prema IUPAC nomenklaturi: poli-1, 4-β-O-karboksimetil-D-piranozil-D-glikopiranoza natrijum.
Empirijska formula tehničke natrijum karboksimetilceluloze: [C6H7 O2 (OH)3-x(OCH2 COONa)x . U ovom izrazu, x je stepen supstitucije za CH2-COOH grupe, a n je stepen polimerizacije.
Strukturna formula je prikazana na slici ispod.
Properties
Po izgledu, tehnička natrijum karboksimetil celuloza je praškast, fino zrnat ili vlaknasti materijal bez mirisa sa nasipnom gustinom od 400–800 kg/m3..
Na-CMC ima sljedeće karakteristike:
-
molekularna težina jedinjenja – [236];
- brzo se rastvara u toploj i hladnoj vodi, nerastvorljiv u mineralnim uljima i organskim tečnostima;
- formira filmove otporne na ulja, masti i organske rastvarače;
- povećava viskozitet otopina i čini ih tiksotropnim - s povećanjem mehaničkog djelovanja dolazi do smanjenja otpora protoka;
- dobro upija vodenu paru iz vazduha, tako da se supstanca mora čuvati u suvim prostorijama (u normalnim uslovima sadrži 9-11% vlage);
- spoj nije otrovan, nije eksplozivan, ali se može zapaliti u prašnjavom stanju (temperatura samozapaljenja +212 °C);
- pokazuje svojstva anjonskog polielektrolita u rastvorima.
Kada se temperatura promijeni, laboratorijski viskozitet natrijum karboksimetil celuloze u rastvorima značajno varira. Ovo je jedna od najvažnijih karakteristika ovog spoja, koja određuje obim njegove primjene. Visok stepen polimerizacije obezbeđuje visok viskozitet i obrnuto. Pri pH<6 ili većem od 9, smanjen otpor protokaznačajno pada. Stoga je ovu so preporučljivo koristiti u neutralnim i blago alkalnim sredinama. Promjene viskoziteta u normalnim uvjetima su reverzibilne.
Natrijum karboksimetilceluloza takođe ima hemijsku kompatibilnost sa mnogim drugim supstancama (škrob, želatin, glicerin, smole rastvorljive u vodi, lateksi). Kada se zagrije na temperaturu iznad 200 °C, sol se razlaže do natrijum karbonata.
Glavni faktor koji utiče na karakteristike ovog jedinjenja je stepen polimerizacije. Rastvorljivost, stabilnost, mehanička svojstva i higroskopnost zavise od molekulske težine. Supstanca se proizvodi u sedam razreda prema stepenu polimerizacije i dva razreda prema sadržaju glavne supstance.
Primi
Natrijum karboksimetil celuloza se komercijalno proizvodi od 1946. Proizvodnja CMC-a sada čini najmanje 47% ukupnih celuloznih etera.
Glavna sirovina za sintezu ovog jedinjenja je drvena celuloza, najčešći organski polimer. Njegove prednosti su niska cijena, biorazgradivost, nedostatak toksičnosti i jednostavnost tehnologije obrade.
Natrijum karboksimetil celuloza se dobija reakcijom alkalne celuloze sa C₂H₃ClO₂ (monohloroctenom kiselinom) ili njenom natrijumovom soli. Posljednjih godina radi se na pronalaženju novih izvora za vađenje sirovina (lan, slama, žitarice, juta, sisal i dr.), jer potražnja za ovim materijalom stalno raste. Pranje se koristi za poboljšanje kvalitete tvari.gotovu sol od nečistoća, aktivirati celulozu ili djelovati na nju mikrovalnim zračenjem.
Natrijum karboksimetil celuloza: industrijske primjene
Zbog svojih posebnih svojstava, CMC se koristi u sljedeće svrhe:
- zgušnjavanje raznih formulacija, želatinizacija;
- vezivanje finih čestica u filmove boje (formiranje filma);
- koristite kao sredstvo za zadržavanje vode;
- stabilizacija fizičkih i hemijskih svojstava;
- povećanje viskoziteta rastvora radi ravnomerne raspodele njihovih sastojaka;
- reološka modifikacija;
- prevencija koagulacije (adhezije suspendovanih čestica).
Jedan od najvećih korisnika natrijum karboksimetil celuloze je industrija nafte i gasa, gde se jedinjenje koristi za poboljšanje performansi tečnosti za bušenje.
Supstanca se također koristi u proizvodnji sljedećih tehničkih proizvoda:
- deterdženti;
- štamparski proizvodi;
-
m alteri za završne radove;
- ljepila, materijali za dimenzioniranje;
- suhe građevinske mješavine, cement (za sprječavanje pucanja);
- materijali za boje;
- podmazivanje-rashladne tečnosti;
- medij za učvršćivanje šina;
- prevlačenje elektroda za zavarivanje i ostalo.
Natrijum karboksimetil celuloza se koristi za stabilizaciju pene u gašenju požara, prehrambenoj industriji, u proizvodnji parfema i keramike. Tehničari procjenjuju da se ovo jedinjenje koristi u više od 200 oblasti inženjerstva i medicine.
Zaštitni premazi
Jedan od pravaca koji obećava je uvođenje nanočestica sintetiziranih iz CMC suspenzija kao aditiva-stabilizatora u premaze otporne na koroziju. To vam omogućuje promjenu strukture polimera, povećanje adhezije s osnovnim materijalom, poboljšanje fizičkih i mehaničkih svojstava premaza bez značajnog povećanja cijene sastava. Nanočestice formiraju mikroklastere, što omogućava dobijanje kompozita sa vrednim tehničkim svojstvima.
Prednost ovog dodatka je i to što je ekološki prihvatljiv i biorazgradiv. Za njegovu proizvodnju nije potrebna upotreba organskih rastvarača, stoga je smanjen rizik od zagađenja otpadnih voda i atmosfere, nema potrebe za korištenjem specijalizirane opreme i visokog temperaturnog raspona.
Dijetetski dodatak
Natrijum karboksimetilceluloza se koristi kao aditiv za hranu (E-466) u koncentraciji ne većoj od 8 g/kg. Supstanca obavlja nekoliko funkcija u proizvodima:
- zgušnjavanje;
- stabilizujuća svojstva;
- drživlaga;
- produženje roka trajanja;
- očuvanje dijetalnih vlakana nakon odmrzavanja.
Najčešće se ovo jedinjenje dodaje brzoj hrani, sladoledu, slatkišima, marmeladi, želeu, topljenom siru, margarinu, jogurtu, ribljim konzervama.
Medicina i kozmetologija
U farmaceutskoj industriji, natrijum karboksimetil celuloza se koristi u grupama lekova kao što su:
- kapi za oči, rastvori za injekcije - za produženje terapeutskog efekta;
- školjke tableta - za regulaciju oslobađanja aktivne supstance;
- emulzije, gelovi i masti - za stabilizaciju formativnih supstanci;
- antacidi - kao komponente za ionsku izmjenu i kompleksiranje.
U proizvodnji higijenskih i kozmetičkih proizvoda, ovo jedinjenje se koristi u sastavu pasta za zube, šampona, gelova za brijanje i tuširanje, te krema. Glavna funkcija je stabilizirati svojstva i poboljšati teksturu.
Uticaj na ljude i životinje
Natrijum karboksimetilceluloza je hipoalergena, biološki neaktivna, nema kancerogeno dejstvo i ne narušava reproduktivnu funkciju živih organizama. Upotreba kao aditiva za hranu u sigurnoj koncentraciji ne dovodi do negativnih posljedica. Prašina spoja može izazvati iritaciju ako uđe u oči i gornje respiratorne puteve (MACaerosol je 10 mg/m3).
Filmovi koji sadrže natrijevu sol oslobađaju aktivni sastojak u alkalnoj sredini crijeva. Jedinjenje se izlučuje iz ljudskog tijela i životinja nepromijenjeno. U vodnim tijelima za ekonomske svrhe, supstanca pripada trećoj klasi opasnosti (umjereno opasna). MPC u ovom slučaju je 2 mg/l.
