Karboxymetylcelulóza sodná sa široko používa v priemysle, farmácii a výrobe potravín. Táto zlúčenina je vyrobená na báze dreva a je biologicky inertným materiálom, to znamená, že sa nezúčastňuje fyziologických procesov. Vďaka špeciálnym vlastnostiam roztokov s touto zložkou je možné regulovať viskozitu látok a ďalšie technické parametre.
Popis
Sodná soľ karboxymetylcelulózy (CMC) je sodná soľ kyseliny glykolovej celulózy. Chemický názov zlúčeniny podľa nomenklatúry IUPAC: poly-1, 4-β-O-karboxymetyl-D-pyranozyl-D-glykopyranóza sodná.
Empirický vzorec sodnej soli karboxymetylcelulózy technický: [C6H7 O2 (OH)3-x(OCH2 COONa)x] . V tomto výraze x je stupeň substitúcie za CH2-COOH skupiny a n je stupeň polymerizácie.
Štrukturálny vzorec je znázornený na obrázku nižšie.
Vlastnosti
Na vzhľad je technická sodná soľ karboxymetylcelulózy práškový, jemnozrnný alebo bez zápachu vláknitý materiál s objemovou hmotnosťou 400–800 kg/m3.
Na-CMC má nasledujúce vlastnosti:
-
molekulová hmotnosť zlúčeniny – [236];
- rýchlo sa rozpúšťa v horúcej aj studenej vode, nerozpustný v minerálnych olejoch a organických kvapalinách;
- tvorí filmy odolné voči olejom, tukom a organickým rozpúšťadlám;
- zvyšuje viskozitu roztokov a robí ich tixotropnými - so zvýšením mechanického pôsobenia dochádza k zníženiu prietokového odporu;
- dobre absorbuje vodnú paru zo vzduchu, preto sa látka musí skladovať v suchých priestoroch (za normálnych podmienok obsahuje 9-11% vlhkosti);
- zlúčenina je netoxická, nevýbušná, ale môže sa vznietiť v prašnom stave (teplota samovznietenia +212 °C);
- vykazuje vlastnosti aniónového polyelektrolytu v roztokoch.
Pri zmene teploty sa laboratórna viskozita sodnej soli karboxymetylcelulózy v roztokoch veľmi líši. Toto je jedna z najdôležitejších vlastností tejto zlúčeniny, ktorá určuje rozsah jej použitia. Vysoký stupeň polymerizácie poskytuje vysokú viskozitu a naopak. Pri pH <6 alebo vyššom ako 9 znížený prietokový odporvýrazne klesá. Preto je vhodné túto soľ používať v neutrálnom a mierne zásaditom prostredí. Zmeny viskozity za normálnych podmienok sú reverzibilné.
Karboxymetylcelulóza sodná má tiež chemickú kompatibilitu s mnohými ďalšími látkami (škrob, želatína, glycerín, živice rozpustné vo vode, latexy). Pri zahriatí na teploty nad 200 °C sa soľ rozkladá na uhličitan sodný.
Hlavným faktorom ovplyvňujúcim vlastnosti tejto zlúčeniny je stupeň polymerizácie. Rozpustnosť, stabilita, mechanické vlastnosti a hygroskopickosť závisia od molekulovej hmotnosti. Látka sa vyrába v siedmich stupňoch podľa stupňa polymerizácie a v dvoch stupňoch podľa obsahu hlavnej látky.
Prijať
Karboxymetylcelulóza sodná sa komerčne vyrába od roku 1946. Produkcia CMC v súčasnosti predstavuje najmenej 47 % celkových éterov celulózy.
Hlavnou surovinou na syntézu tejto zlúčeniny je drevná celulóza, najbežnejší organický polymér. Jeho výhodami sú nízka cena, biologická odbúrateľnosť, netoxicita a jednoduchosť technológie spracovania.
Karboxymetylcelulóza sodná sa získava reakciou alkalickej celulózy s C2H33ClO2 (kyselina monochlóroctová) alebo jej sodnou soľou. V posledných rokoch sa pracuje na hľadaní nových zdrojov na ťažbu surovín (ľan, slama, obilniny, juta, sisal a iné), nakoľko dopyt po tomto materiáli neustále rastie. Pranie sa používa na zlepšenie kvality látky.hotovú soľ od nečistôt, aktivovať celulózu alebo na ňu pôsobiť mikrovlnným žiarením.
Karboxymetylcelulóza sodná: priemyselné aplikácie
Vďaka svojim špeciálnym vlastnostiam sa CMC používa na nasledujúce účely:
- zahusťovanie rôznych formulácií, želatinizácia;
- väzba jemných častíc v náterových filmoch (tvorba filmu);
- používať ako prostriedok zadržiavajúci vodu;
- stabilizácia fyzikálnych a chemických vlastností;
- zvýšenie viskozity roztokov, aby sa ich zložky rovnomerne rozložili;
- reologická modifikácia;
- prevencia koagulácie (adhézie suspendovaných častíc).
Jedným z najväčších používateľov sodnej soli karboxymetylcelulózy je ropný a plynárenský priemysel, kde sa zlúčenina používa na zlepšenie výkonu vrtných kvapalín.
Látka sa používa aj pri výrobe nasledujúcich technických produktov:
- detergenty;
- tlačiarenské produkty;
-
m alty na dokončovacie stavebné práce;
- lepidlá, glejovacie materiály;
- suché stavebné zmesi, cement (na zabránenie praskaniu);
- náterové materiály;
- mazanie-chladiace kvapaliny;
- stredné na kalenie koľajníc;
- povlakové zváracie elektródy a iné.
Karboxymetylcelulóza sodná sa používa na stabilizáciu peny pri hasení požiarov, v potravinárskom priemysle, pri výrobe parfumov a keramiky. Technici odhadujú, že táto zlúčenina sa používa vo viac ako 200 oblastiach inžinierstva a medicíny.
Ochranné nátery
Jedným zo sľubných smerov je zavedenie nanočastíc syntetizovaných zo suspenzií CMC ako aditív-stabilizátorov v náteroch odolných voči korózii. To vám umožňuje zmeniť štruktúru polymérov, zvýšiť priľnavosť k základnému materiálu, zlepšiť fyzikálne a mechanické vlastnosti povlaku bez výrazného zvýšenia nákladov na kompozíciu. Nanočastice tvoria mikroklastre, vďaka čomu je možné získať kompozity s cennými technickými vlastnosťami.
Výhodou tohto doplnku je aj to, že je šetrný k životnému prostrediu a biologicky odbúrateľný. Jeho výroba si nevyžaduje použitie organických rozpúšťadiel, preto sa znižuje riziko znečistenia odpadových vôd a atmosféry, nie je potrebné používať špecializované zariadenia a vysoký teplotný rozsah.
Doplnok stravy
Sodná soľ karboxymetylcelulózy sa používa ako potravinárska prídavná látka (E-466) v koncentrácii nie vyššej ako 8 g/kg. Látka plní vo výrobkoch niekoľko funkcií:
- thickening;
- stabilizačné vlastnosti;
- držaťvlhkosť;
- predĺženie trvanlivosti;
- zachovanie vlákniny po rozmrazení.
Najčastejšie sa táto zlúčenina pridáva do rýchleho občerstvenia, zmrzliny, cukroviniek, marmelády, želé, taveného syra, margarínu, jogurtu, rybích konzerv.
Medicína a kozmetológia
Vo farmaceutickom priemysle sa sodná soľ karboxymetylcelulózy používa v skupinách liekov, ako sú:
- očné kvapky, injekčné roztoky - na predĺženie terapeutického účinku;
- tablety - na reguláciu uvoľňovania účinnej látky;
- emulzie, gély a masti - na stabilizáciu formujúcich látok;
- antacidá – ako iónomeničové a komplexotvorné zložky.
Pri výrobe hygienických a kozmetických produktov sa táto zlúčenina používa ako súčasť zubných pást, šampónov, holiacich a sprchových gélov a krémov. Hlavnou funkciou je stabilizácia vlastností a zlepšenie textúry.
Účinok na ľudí a zvieratá
Sodná soľ karboxymetylcelulózy je hypoalergénna, biologicky neaktívna, nemá karcinogénny účinok a nenarúša reprodukčnú funkciu živých organizmov. Použitie ako potravinárske prídavné látky v bezpečnej koncentrácii nevedie k negatívnym dôsledkom. Prach zo zlúčeniny môže spôsobiť podráždenie, ak sa dostane do očí a horných dýchacích ciest (MACaerosól je 10 mg/m3).
Filmy s obsahom sodnej soli uvoľňujú účinnú látku v zásaditom prostredí čreva. Zlúčenina sa vylučuje z ľudského tela a zvierat v nezmenenej forme. Vo vodných útvaroch na hospodárske účely patrí látka do tretej triedy nebezpečnosti (stredne nebezpečná). MPC je v tomto prípade 2 mg/l.
