Natrio karboksimetilceliuliozė plačiai naudojama pramonėje, farmacijoje ir maisto gamyboje. Šis junginys pagamintas iš medienos ir yra biologiškai inertiška medžiaga, tai yra, nedalyvauja fiziologiniuose procesuose. Dėl ypatingų tirpalų su šiuo komponentu savybių galima reguliuoti medžiagų klampumą ir kitus techninius parametrus.
Aprašymas
Natrio karboksimetilceliuliozė (CMC) yra celiuliozės glikolio rūgšties natrio druska. Cheminis junginio pavadinimas pagal IUPAC nomenklatūrą: poli-1, 4-β-O-karboksimetil-D-piranozil-D-glikopiranozės natrio druska.
Empirinė natrio karboksimetilceliuliozės techninė formulė: [C6H7 O2 (OH)3-x(OCH2 COONa)x] . Šioje išraiškoje x yra CH2-COOH grupių pakeitimo laipsnis, o n yra polimerizacijos laipsnis.
Struktūrinė formulė parodyta paveikslėlyje žemiau.
Ypatybės
Išvaizda techninė natrio karboksimetilceliuliozė yra miltelių pavidalo, smulkiagrūdė arba bekvapė pluoštinė medžiaga, kurios tūrinis tankis yra 400–800 kg/m3.
Na-CMC turi šias charakteristikas:
-
junginio molekulinė masė – [236];
- greitai ištirpsta tiek karštame, tiek š altame vandenyje, netirpsta mineralinėse alyvose ir organiniuose skysčiuose;
- sudaro aliejams, tepalams ir organiniams tirpikliams atsparias plėveles;
- padidina tirpalų klampumą ir padaro juos tiksotropinius – padidėjus mechaniniam poveikiui, sumažėja pasipriešinimas srautui;
- gerai sugeria vandens garus iš oro, todėl medžiaga turi būti laikoma sausose patalpose (įprastomis sąlygomis joje yra 9-11 % drėgmės);
- junginys netoksiškas, nesprogi, bet gali užsidegti dulkėtoje būsenoje (savaiminio užsiliepsnojimo temperatūra +212 °C);
- pasižymi anijoninio polielektrolito tirpaluose savybėmis.
Kintant temperatūrai, laboratorinis natrio karboksimetilceliuliozės klampumas tirpaluose labai skiriasi. Tai viena iš svarbiausių šio junginio savybių, nulemiančių jo taikymo sritį. Aukštas polimerizacijos laipsnis užtikrina aukštą klampumą ir atvirkščiai. Kai pH <6 arba didesnis nei 9, sumažėja srauto pasipriešinimasžymiai sumažėja. Todėl šią druską patartina naudoti neutralioje ir silpnai šarminėje aplinkoje. Klampumo pokyčiai normaliomis sąlygomis yra grįžtami.
Natrio karboksimetilceliuliozė taip pat chemiškai suderinama su daugeliu kitų medžiagų (krakmolu, želatina, glicerinu, vandenyje tirpiomis dervomis, lateksais). Kaitinant iki aukštesnės nei 200 °C temperatūros, druska skyla į natrio karbonatą.
Pagrindinis veiksnys, turintis įtakos šio junginio savybėms, yra polimerizacijos laipsnis. Tirpumas, stabilumas, mechaninės savybės ir higroskopiškumas priklauso nuo molekulinės masės. Medžiaga gaminama septynių klasių pagal polimerizacijos laipsnį ir dviejų rūšių pagal pagrindinės medžiagos kiekį.
Gauti
Natrio karboksimetilceliuliozė komerciškai gaminama nuo 1946 m. CMC gamyba dabar sudaro mažiausiai 47 % visų celiuliozės eterių.
Pagrindinė žaliava šio junginio sintezei yra medienos celiuliozė, labiausiai paplitęs organinis polimeras. Jo pranašumai yra maža kaina, biologinis skaidumas, toksiškumo nebuvimas ir apdorojimo technologijos paprastumas.
Natrio karboksimetilceliuliozė gaunama šarminei celiuliozei reaguojant su C2H3ClO2 (monochloracto rūgštimi) arba jos natrio druska. Pastaraisiais metais buvo ieškoma naujų žaliavų (linų, šiaudų, javų, džiuto, sizalio ir kitų) gavybos š altinių, nes šios medžiagos poreikis nuolat auga. Skalbimas naudojamas medžiagos kokybei pagerinti.gatavą druską iš priemaišų, aktyvuoti celiuliozę arba veikti ją mikrobangų spinduliuote.
Natrio karboksimetilceliuliozė: pramoninis pritaikymas
Dėl ypatingų savybių CMC naudojamas šiems tikslams:
- įvairių formų tirštinimas, želatinizacija;
- smulkių dalelių surišimas dažų plėvelėse (plėvelės susidarymas);
- naudokite kaip vandenį sulaikančią medžiagą;
- fizinių ir cheminių savybių stabilizavimas;
- tirpų klampumo didinimas, kad jų sudedamosios dalys tolygiai pasiskirstytų;
- reologinė modifikacija;
- krešėjimo (suspenduotų dalelių sukibimo) prevencija.
Vienas didžiausių natrio karboksimetilceliuliozės vartotojų yra naftos ir dujų pramonė, kur junginys naudojamas gręžimo skysčių našumui pagerinti.
Medžiaga taip pat naudojama gaminant šiuos techninius produktus:
- plovikliai;
- spausdinimo produktai;
- skiediniai statybos apdailos darbams;
- klijai, dydžių medžiagos;
-
sausieji statybiniai mišiniai, cementas (kad nesuskiltų);
- dažų medžiagos;
- tepimas-aušinimo skysčiai;
- medžiaga bėgiams grūdinti;
- suvirinimo elektrodų ir kitų dengimas.
Natrio karboksimetilceliuliozė naudojama putoms stabilizuoti gesinant gaisrus, maisto pramonėje, gaminant kvepalus ir keramiką. Technikai apskaičiavo, kad šis junginys naudojamas daugiau nei 200 inžinerijos ir medicinos sričių.
Apsauginės dangos
Viena iš perspektyvių krypčių – nanodalelių, susintetintų iš CMC suspensijų, kaip priedų-stabilizatorių įvedimas į korozijai atsparias dangas. Tai leidžia keisti polimerų struktūrą, padidinti sukibimą su pagrindine medžiaga, pagerinti fizines ir mechanines dangos savybes, žymiai nepadidinant kompozicijos savikainos. Nanodalelės sudaro mikrospiečius, todėl galima gauti vertingų techninių savybių turinčius kompozitus.
Šio priedo privalumas yra ir tai, kad jis yra nekenksmingas aplinkai ir biologiškai skaidus. Jo gamybai nereikia naudoti organinių tirpiklių, todėl sumažėja nuotekų ir atmosferos užteršimo rizika, nereikia naudoti specializuotos įrangos ir aukšto temperatūros diapazono.
Maisto papildas
Karboksimetilceliuliozės natrio druska naudojamas kaip maisto priedas (E-466), kurio koncentracija ne didesnė kaip 8 g/kg. Medžiaga gaminiuose atlieka keletą funkcijų:
- storėjimas;
- stabilizuojančios savybės;
- laikykdrėgmė;
- galiojimo termino pratęsimas;
- maistinių skaidulų išsaugojimas po atšildymo.
Dažniausiai šis junginys dedamas į greitą maistą, ledus, konditerijos gaminius, marmeladą, želė, lydytą sūrį, margariną, jogurtą, žuvies konservus.
Medicina ir kosmetologija
Farmacijos pramonėje natrio karboksimetilceliuliozė naudojama tokiose vaistų grupėse kaip:
- akių lašai, injekciniai tirpalai – gydomajam poveikiui pailginti;
- tablečių apvalkalai – reguliuoti veikliosios medžiagos išsiskyrimą;
- emulsijos, geliai ir tepalai – formuojančioms medžiagoms stabilizuoti;
- antacidinės medžiagos – kaip jonų mainų ir komplekso komponentai.
Gaminant higienos ir kosmetikos priemones, šis junginys naudojamas kaip dantų pastų, šampūnų, skutimosi ir dušo želė bei kremų dalis. Pagrindinė funkcija yra stabilizuoti savybes ir pagerinti tekstūrą.
Poveikis žmonėms ir gyvūnams
Natrio karboksimetilceliuliozė yra hipoalerginė, biologiškai neaktyvi, neturi kancerogeninio poveikio ir nepažeidžia gyvų organizmų reprodukcinės funkcijos. Saugios koncentracijos maisto priedų naudojimas nesukelia neigiamų pasekmių. Junginio dulkės gali sudirginti patekusios į akis ir viršutinius kvėpavimo takus (MACaerozolis yra 10 mg/m3).
Plėvelės, kuriose yra natrio druskos, išskiria veikliąją medžiagą šarminėje žarnyno aplinkoje. Iš žmogaus ir gyvūnų organizmo junginys pašalinamas nepakitęs. Ekonominės paskirties vandens telkiniuose medžiaga priskiriama trečiajai pavojingumo klasei (vidutiniškai pavojinga). MPC šiuo atveju yra 2 mg/l.
