Sodyum karboksimetil selüloz endüstri, ilaç ve gıda üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu bileşik ahşap bazında yapılır ve biyolojik olarak inert bir malzemedir, yani fizyolojik süreçlere katılmaz. Bu bileşenle çözeltilerin özel özellikleri nedeniyle, maddelerin viskozitesini ve diğer teknik parametreleri düzenlemek mümkündür.
Açıklama
Sodyum karboksimetilselüloz (CMC), selüloz glikolik asidin sodyum tuzudur. IUPAC terminolojisine göre bileşiğin kimyasal adı: poli-1, 4-β-O-karboksimetil-D-piranosil-D-glikopiranoz sodyum.
Sodyum karboksimetilselülozun ampirik formülü teknik: [C6H7 O2 (OH)3-x(OCH2 COONa)x] . Bu ifadede x, CH2-COOH grupları için ikame derecesidir ve n, polimerizasyon derecesidir.
Yapısal formül aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.
Özellikler
Görünüşte, teknik sodyum karboksimetil selüloz, yığın yoğunluğu 400–800 kg/m3 olan toz halinde, ince taneli veya kokusuz lifli bir malzemedir.
Na-CMC aşağıdaki özelliklere sahiptir:
-
bileşik molekül ağırlığı – [236];
- hem sıcak hem de soğuk suda hızla çözünür, mineral yağlarda ve organik sıvılarda çözünmez;
- yağlara, greslere ve organik çözücülere dayanıklı filmler oluşturur;
- çözeltilerin viskozitesini arttırır ve onları tiksotropik yapar - mekanik harekette bir artışla akış direncinde bir azalma meydana gelir;
- havadaki su buharını iyi emer, bu nedenle madde kuru odalarda saklanmalıdır (normal şartlar altında %9-11 nem içerir);
- bileşik toksik değildir, patlayıcı değildir, ancak tozlu bir durumda tutuşabilir (kendiliğinden tutuşma sıcaklığı +212 °C);
- çözeltilerde bir anyonik polielektrolitin özelliklerini gösterir.
Sıcaklık değiştiğinde, çözeltilerdeki sodyum karboksimetil selülozun laboratuvar viskozitesi büyük ölçüde değişir. Bu, uygulama kapsamını belirleyen bu bileşiğin en önemli özelliklerinden biridir. Yüksek derecede polimerizasyon, yüksek viskozite sağlar ve bunun tersi de geçerlidir. pH<6 veya 9'un üzerinde, düşük akış direnciönemli ölçüde düşer. Bu nedenle bu tuzun nötr ve hafif alkali ortamlarda kullanılması tavsiye edilir. Normal koşullar altında viskozite değişiklikleri tersine çevrilebilir.
Sodyum karboksimetilselüloz ayrıca diğer birçok maddeyle (nişasta, jelatin, gliserin, suda çözünür reçineler, lateksler) kimyasal uyumluluğa sahiptir. 200 °C'nin üzerindeki sıcaklıklara ısıtıldığında, tuz sodyum karbonata ayrışır.
Bu bileşiğin özelliklerini etkileyen ana faktör polimerizasyon derecesidir. Çözünürlük, kararlılık, mekanik özellikler ve higroskopiklik moleküler ağırlığa bağlıdır. Madde, polimerizasyon derecesine göre yedi, ana maddenin içeriğine göre iki sınıfta üretilir.
Al
Sodyum karboksimetil selüloz, 1946'dan beri ticari olarak üretilmektedir. CMC üretimi şu anda toplam selüloz eterlerinin en az %47'sini oluşturmaktadır.
Bu bileşiğin sentezi için ana hammadde, en yaygın organik polimer olan ahşap selülozdur. Avantajları, düşük fiyat, biyolojik olarak parçalanabilirlik, toksisite eksikliği ve işleme teknolojisinin kolaylığıdır.
Sodyum karboksimetil selüloz, alkali selülozun C₂H₃ClO₂ (monokloroasetik asit) veya bunun sodyum tuzu ile reaksiyona sokulmasıyla elde edilir. Son yıllarda, bu malzemeye olan talep sürekli arttığından, hammaddelerin (keten, saman, tahıllar, jüt, sisal ve diğerleri) çıkarılması için yeni kaynaklar bulma çalışmaları devam etmektedir. Yıkama, maddenin kalitesini artırmak için kullanılır.safsızlıklardan bitmiş tuz, selülozu aktive edin veya mikrodalga radyasyonu ile etki edin.
Sodyum karboksimetil selüloz: endüstriyel uygulamalar
Özel özelliklerinden dolayı CMC aşağıdaki amaçlar için kullanılır:
- çeşitli formülasyonların koyulaştırılması, jelatinizasyon;
- boya filmlerinde ince parçacıkların bağlanması (film oluşumu);
- su tutma maddesi olarak kullanın;
- fiziksel ve kimyasal özelliklerin stabilizasyonu;
- İçeriklerini eşit olarak dağıtmak için çözeltilerin viskozitesini artırmak;
- reolojik modifikasyon;
- pıhtılaşmanın önlenmesi (askıya alınmış partiküllerin yapışması).
Sodyum karboksimetil selülozun en büyük kullanıcılarından biri, bileşiğin sondaj sıvılarının performansını artırmak için kullanıldığı petrol ve gaz endüstrisidir.
Madde ayrıca aşağıdaki teknik ürünlerin imalatında da kullanılmaktadır:
-
deterjanlar;
- baskı ürünleri;
- inşaat ince işleri için harçlar;
- yapıştırıcılar, boyutlandırma malzemeleri;
- kuru yapı karışımları, çimento (çatlamayı önlemek için);
- boya malzemeleri;
- yağlama-soğutucular;
- Rayları sertleştirmek için orta;
- kaplama kaynak elektrotları ve diğerleri.
Sodyum karboksimetil selüloz, yangınla mücadelede, gıda endüstrisinde, parfüm ve seramik üretiminde köpüğü stabilize etmek için kullanılır. Teknisyenler, bu bileşiğin 200'den fazla mühendislik ve tıp alanında kullanıldığını tahmin ediyor.
Koruyucu kaplamalar
Umut verici yönlerden biri, korozyona dayanıklı kaplamalarda katkı maddeleri-stabilizatörler olarak CMC süspansiyonlarından sentezlenen nanopartiküllerin tanıtılmasıdır. Bu, polimerlerin yapısını değiştirmenize, ana malzeme ile yapışmayı artırmanıza, bileşimin maliyetinde önemli bir artış olmadan kaplamanın fiziksel ve mekanik özelliklerini iyileştirmenize olanak tanır. Nanopartiküller mikro kümeler oluşturarak değerli teknik özelliklere sahip kompozitler elde etmeyi mümkün kılar.
Bu ekin avantajı aynı zamanda çevre dostu ve biyolojik olarak parçalanabilir olmasıdır. Üretimi organik solvent kullanımını gerektirmez, bu nedenle atık su ve atmosferin kirlenme riski azalır, özel ekipman kullanmaya ve yüksek sıcaklık aralığına gerek yoktur.
Diyet takviyesi
Karboksimetilselüloz sodyum, 8 g/kg'dan fazla olmayan bir konsantrasyonda bir gıda katkı maddesi (E-466) olarak kullanılır. Madde, ürünlerde birkaç işlevi yerine getirir:
- kalınlaştırma;
- dengeleyici özellikler;
- tutnem;
- raf ömrünün uzatılması;
- Defrost sonrası diyet lifinin korunması.
Çoğu zaman bu bileşik fast food, dondurma, şekerleme, marmelat, jöle, işlenmiş peynir, margarin, yoğurt, balık konservesine eklenir.
Tıp ve kozmetik
İlaç endüstrisinde, sodyum karboksimetil selüloz, aşağıdaki gibi ilaç gruplarında kullanılır:
- göz damlaları, enjeksiyonlar için çözümler - terapötik etkiyi uzatmak için;
- tablet kabukları - aktif maddenin salınımını düzenlemek için;
- emülsiyonlar, jeller ve merhemler - şekillendirici maddeleri stabilize etmek için;
- antasitler - iyon değişimi ve kompleks oluşturan bileşenler olarak.
Hijyen ve kozmetik ürünlerin üretiminde bu bileşik diş macunları, şampuanlar, tıraş ve duş jelleri ve kremlerin bir parçası olarak kullanılmaktadır. Ana işlev, özellikleri stabilize etmek ve dokuyu iyileştirmektir.
İnsanlar ve hayvanlar üzerindeki etki
Sodyum karboksimetilselüloz hipoalerjeniktir, biyolojik olarak aktif değildir, kanserojen etkiye sahip değildir ve canlı organizmaların üreme işlevini bozmaz. Gıda katkı maddesi olarak güvenli konsantrasyonda kullanılması olumsuz sonuçlara yol açmaz. Bileşiğin tozu göze ve üst solunum yollarına (MAC) girerse tahrişe neden olabilir.aerosol 10 mg/m3).
Sodyum tuzu içeren filmler, aktif bileşeni bağırsağın alkali ortamında serbest bırakır. Bileşik insan vücudundan ve hayvanlardan değişmeden atılır. Ekonomik amaçlar için su kütlelerinde, madde üçüncü tehlike sınıfına aittir (orta derecede tehlikeli). Bu durumda MPC 2 mg/l'dir.
