Natriumcarboxymethylcellulose wordt veel gebruikt in de industrie, de farmaceutische industrie en de voedselproductie. Deze verbinding is gemaakt op basis van hout en is een biologisch inert materiaal, dat wil zeggen dat het niet deelneemt aan fysiologische processen. Door de speciale eigenschappen van oplossingen met deze component is het mogelijk om de viscositeit van stoffen en andere technische parameters te regelen.
Beschrijving
Natriumcarboxymethylcellulose (CMC) is het natriumzout van celluloseglycolzuur. De chemische naam van de verbinding volgens de IUPAC-nomenclatuur: poly-1, 4-β-O-carboxymethyl-D-pyranosyl-D-glycopyranose-natrium.
Empirische formule van natriumcarboxymethylcellulose technisch: [C6H7 O2 (OH)3-x(OCH2 COONa)x] . In deze uitdrukking is x de substitutiegraad voor CH2-COOH-groepen, en is n de polymerisatiegraad.
De structuurformule wordt weergegeven in de onderstaande afbeelding.
Eigenschappen
Technische natriumcarboxymethylcellulose is qua uiterlijk een poederachtig, fijnkorrelig of geurloos vezelachtig materiaal met een bulkdichtheid van 400-800 kg/m3.
Na-CMC heeft de volgende kenmerken:
-
molecuulgewicht van de verbinding – [236];
- lost snel op in zowel warm als koud water, onoplosbaar in minerale oliën en organische vloeistoffen;
- vormt films die bestand zijn tegen oliën, vetten en organische oplosmiddelen;
- verhoogt de viscositeit van oplossingen en maakt ze thixotroop - met een toename van de mechanische actie treedt een afname van de stromingsweerstand op;
- neemt waterdamp uit de lucht goed op, dus de stof moet in droge ruimtes worden bewaard (onder normale omstandigheden bevat het 9-11% vocht);
- compound is niet giftig, niet explosief, maar kan in stoffige toestand ontbranden (zelfontbrandingstemperatuur +212 °C);
- vertoont de eigenschappen van een anionische polyelektrolyt in oplossingen.
Als de temperatuur verandert, varieert de laboratoriumviscositeit van natriumcarboxymethylcellulose in oplossingen sterk. Dit is een van de belangrijkste kenmerken van deze verbinding, die de reikwijdte van zijn toepassing bepa alt. Een hoge polymerisatiegraad zorgt voor een hoge viscositeit en vice versa. Bij pH<6 of hoger dan 9, verminderde stromingsweerstandaanzienlijk da alt. Daarom is dit zout aan te raden om te gebruiken in neutrale en licht alkalische omgevingen. Viscositeitsveranderingen onder normale omstandigheden zijn omkeerbaar.
Natriumcarboxymethylcellulose is ook chemisch compatibel met veel andere stoffen (zetmeel, gelatine, glycerine, in water oplosbare harsen, latexen). Bij verhitting tot temperaturen boven 200 °C ontleedt zout tot natriumcarbonaat.
De belangrijkste factor die de eigenschappen van deze verbinding beïnvloedt, is de polymerisatiegraad. Oplosbaarheid, stabiliteit, mechanische eigenschappen en hygroscopiciteit zijn afhankelijk van het molecuulgewicht. De stof wordt geproduceerd in zeven gradaties volgens de polymerisatiegraad en twee gradaties volgens het geh alte van de hoofdsubstantie.
Ontvangen
Natriumcarboxymethylcellulose wordt commercieel vervaardigd sinds 1946. De CMC-productie is nu goed voor ten minste 47% van de totale cellulose-ethers.
De belangrijkste grondstof voor de synthese van deze verbinding is houtcellulose, het meest voorkomende organische polymeer. De voordelen zijn lage prijs, biologische afbreekbaarheid, gebrek aan toxiciteit en gemakkelijke verwerkingstechnologie.
Natriumcarboxymethylcellulose wordt verkregen door alkalicellulose te laten reageren met C₂H₃ClO₂ (monochloorazijnzuur) of het natriumzout ervan. De afgelopen jaren is er gewerkt aan het vinden van nieuwe bronnen voor de winning van grondstoffen (vlas, stro, granen, jute, sisal en andere), aangezien de vraag naar dit materiaal voortdurend groeit. Wassen wordt gebruikt om de kwaliteit van de stof te verbeteren.het afgewerkte zout van onzuiverheden, activeer cellulose of behandel het met microgolfstraling.
Natriumcarboxymethylcellulose: industriële toepassingen
Vanwege zijn speciale eigenschappen wordt CMC voor de volgende doeleinden gebruikt:
- verdikking van verschillende formuleringen, verstijfseling;
- binding van fijne deeltjes in verffilms (filmvorming);
- gebruiken als watervasthoudend middel;
- stabilisatie van fysische en chemische eigenschappen;
- het verhogen van de viscositeit van oplossingen om de ingrediënten gelijkmatig te verdelen;
- reologische modificatie;
- preventie van coagulatie (adhesie van zwevende deeltjes).
Een van de grootste gebruikers van natriumcarboxymethylcellulose is de olie- en gasindustrie, waar de verbinding wordt gebruikt om de prestaties van boorvloeistoffen te verbeteren.
De stof wordt ook gebruikt bij de vervaardiging van de volgende technische producten:
- wasmiddelen;
- drukproducten;
- mortels voor bouwafwerking;
- lijmen, maatmaterialen;
- droge bouwmixen, cement (om barsten te voorkomen);
- verfmaterialen;
- smeren-koelvloeistoffen;
- medium voor het uitharden van rails;
- coaten van laselektroden en andere.
Natriumcarboxymethylcellulose wordt gebruikt om schuim te stabiliseren bij brandbestrijding, de voedingsindustrie, bij de vervaardiging van parfums en keramiek. Technici schatten dat deze verbinding wordt gebruikt in meer dan 200 gebieden van techniek en geneeskunde.
Beschermende coatings
Een van de veelbelovende richtingen is de introductie van nanodeeltjes gesynthetiseerd uit CMC-suspensies als additieven-stabilisatoren in corrosiebestendige coatings. Hiermee kunt u de structuur van polymeren veranderen, de hechting met het basismateriaal vergroten, de fysieke en mechanische eigenschappen van de coating verbeteren zonder de kosten van de samenstelling aanzienlijk te verhogen. Nanodeeltjes vormen microclusters, waardoor composieten met waardevolle technische eigenschappen kunnen worden verkregen.
Het voordeel van dit supplement is ook dat het milieuvriendelijk en biologisch afbreekbaar is. De productie ervan vereist geen gebruik van organische oplosmiddelen, daarom wordt het risico van vervuiling van afvalwater en de atmosfeer verminderd, het is niet nodig om gespecialiseerde apparatuur en een hoog temperatuurbereik te gebruiken.
Voedingssupplement
Carboxymethylcellulose-natrium wordt gebruikt als voedseladditief (E-466) in een concentratie van niet meer dan 8 g/kg. De stof vervult verschillende functies in producten:
- verdikking;
- stabiliserende eigenschappen;
- holdvocht;
- verlenging houdbaarheid;
- behoud van voedingsvezels na ontdooien.
Meestal wordt deze verbinding toegevoegd aan fastfood, ijs, zoetwaren, marmelade, gelei, smeltkaas, margarine, yoghurt, ingeblikte vis.
Geneeskunde en cosmetologie
In de farmaceutische industrie wordt natriumcarboxymethylcellulose gebruikt in medicijngroepen zoals:
- oogdruppels, oplossingen voor injecties - om het therapeutische effect te verlengen;
- tabletschalen - om de afgifte van de werkzame stof te reguleren;
- emulsies, gels en zalven - om vormende stoffen te stabiliseren;
- antacida - als ionenuitwisselings- en complexvormende componenten.
Bij de productie van hygiëne- en cosmetische producten wordt deze verbinding gebruikt als onderdeel van tandpasta's, shampoos, scheer- en douchegels en crèmes. De belangrijkste functie is om de eigenschappen te stabiliseren en de textuur te verbeteren.
Effect op mens en dier
Natriumcarboxymethylcellulose is hypoallergeen, biologisch inactief, heeft geen kankerverwekkende werking en tast de voortplantingsfunctie van levende organismen niet aan. Het gebruik als levensmiddelenadditieven in een veilige concentratie leidt niet tot negatieve gevolgen. Het stof van de verbinding kan irritatie veroorzaken als het in de ogen en de bovenste luchtwegen terechtkomt (MACaerosol is 10 mg/m3).
Films die natriumzout bevatten, geven het actieve ingrediënt af in de alkalische omgeving van de darm. De verbinding wordt onveranderd uit het menselijk lichaam en dieren uitgescheiden. In waterlichamen voor economische doeleinden behoort de stof tot de derde gevarenklasse (matig gevaarlijk). MPC is in dit geval 2 mg/l.
