Natri carboxymethylcellulose: ứng dụng và tính chất

2024 Tác giả: Angel Austin | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-02 17:58

Natri carboxymethyl cellulose được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, dược phẩm và sản xuất thực phẩm. Hợp chất này được tạo ra trên cơ sở gỗ và là một vật liệu trơ về mặt sinh học, tức là nó không tham gia vào các quá trình sinh lý. Do tính chất đặc biệt của dung dịch có thành phần này, có thể điều chỉnh độ nhớt của các chất và các thông số kỹ thuật khác.

Mô tả

Xenlulo - nguyên liệu cho natri cacboxymetyl xenlulo

Natri carboxymethylcellulose (CMC) là muối natri của axit glycolic xenlulozơ. Tên hóa học của hợp chất theo danh pháp IUPAC: poly-1, 4-β-O-carboxymethyl-D-pyranosyl-D-glycopyranose natri.

Công thức thực nghiệm của natri cacboxymethylcellulose kỹ thuật: [C6H7 O₂(OH)_3-_x(OCH₂COONa)_x] . Trong biểu thức này, x là mức độ thay thế cho các nhóm CH_{2-COOH và n là mức độ trùng hợp.}

Công thức cấu tạo được thể hiện trong hình bên dưới.

Natri carboxymethylcellulose - công thức cấu trúc

Thuộc tính

Về hình thức, natri cacboxymethyl cellulose kỹ thuật là một vật liệu dạng sợi bột, hạt mịn hoặc không mùi với mật độ khối 400–800 kg / m3.

Na-CMC có các đặc điểm sau:

trọng lượng phân tử của hợp chất - [236]_;
tan nhanh trong cả nước nóng và lạnh, không tan trong dầu khoáng và chất lỏng hữu cơ;
tạo màng chống dầu, mỡ và dung môi hữu cơ;
làm tăng độ nhớt của các dung dịch và làm cho chúng có tính định hướng - với sự gia tăng hoạt động cơ học, sự giảm sức cản của dòng chảy xảy ra;
hút hơi nước từ không khí tốt, vì vậy chất phải được bảo quản trong phòng khô ráo (trong điều kiện bình thường có độ ẩm từ 9-11%);
Hợp chấtkhông độc, không nổ, nhưng có thể bốc cháy ở trạng thái bụi (nhiệt độ tự bốc cháy +212 ° C);
thể hiện các đặc tính của anion polyelectrolyte trong dung dịch.

Khi nhiệt độ thay đổi, độ nhớt trong phòng thí nghiệm của natri cacboxymetyl xenluloza trong các dung dịch thay đổi rất nhiều. Đây là một trong những đặc điểm quan trọng nhất của hợp chất này, quyết định phạm vi ứng dụng của nó. Mức độ trùng hợp cao tạo ra độ nhớt cao và ngược lại. Ở pH<6 hoặc lớn hơn 9, giảm sức cản dòng chảygiảm đáng kể. Vì vậy, muối này được khuyến khích sử dụng trong môi trường trung tính và hơi kiềm. Thay đổi độ nhớt trong điều kiện bình thường có thể đảo ngược.

Natri carboxymethylcellulose cũng có khả năng tương thích hóa học với nhiều chất khác (tinh bột, gelatin, glycerin, nhựa hòa tan trong nước, latex). Khi đun nóng đến nhiệt độ trên 200 ° C, muối bị phân hủy thành natri cacbonat.

Yếu tố chính ảnh hưởng đến đặc tính của hợp chất này là mức độ trùng hợp. Độ hòa tan, độ ổn định, tính chất cơ học và độ hút ẩm phụ thuộc vào khối lượng phân tử. Chất được sản xuất trong bảy cấp theo mức độ trùng hợp và hai cấp theo hàm lượng của chất chính.

Nhận

Natri cacboxymetyl xenluloza đã được sản xuất thương mại từ năm 1946. Sản lượng của CMC hiện chiếm ít nhất 47% tổng số ete xenluloza.

Nguyên liệu chính để tổng hợp hợp chất này là cellulose gỗ, một loại polymer hữu cơ phổ biến nhất. Ưu điểm của nó là giá rẻ, khả năng phân hủy sinh học, không độc hại và công nghệ xử lý dễ dàng.

Natri cacboxymetyl xenlulozơ thu được bằng cách cho xenlulozơ kiềm phản ứng với C₂H₃ClO₂ (axit monocloaxetic) hoặc muối natri của nó. Trong những năm gần đây, công việc đang được tiến hành nhằm tìm kiếm các nguồn nguyên liệu mới (lanh, rơm, ngũ cốc, đay, sisal và các loại khác) do nhu cầu về nguyên liệu này không ngừng tăng lên. Quá trình rửa được sử dụng để nâng cao chất lượng của chất.muối thành phẩm từ các tạp chất, kích hoạt cellulose hoặc tác động lên nó bằng bức xạ vi sóng.

Natri cacboxymetyl xenlulo: ứng dụng công nghiệp

Do tính chất đặc biệt của nó, CMC được sử dụng cho các mục đích sau:

làm đặc với nhiều công thức khác nhau, hồ hóa;
liên kết các hạt mịn trong màng sơn (tạo màng);
sử dụng như chất giữ nước;
ổn định tính chất vật lý và hóa học;
tăng độ nhớt của dung dịch để phân phối đồng đều các thành phần của chúng;
sửa đổi lưu biến;
ngăn ngừa đông tụ (kết dính của các hạt lơ lửng).

Một trong những người sử dụng natri cacboxymethyl cellulose lớn nhất là ngành công nghiệp dầu khí, nơi hợp chất này được sử dụng để cải thiện hiệu suất của dung dịch khoan.

Natri cacboxymetyl xenluloza - ứng dụng công nghiệp

Chất này cũng được sử dụng để sản xuất các sản phẩm kỹ thuật sau:

chất tẩy rửa;
sản phẩm in ấn;
vữa xây dựng hoàn thiện công trình;
chất kết dính, vật liệu định cỡ;
hỗn hợp xây dựng khô, xi măng (để chống nứt);
chất liệu sơn;
bôi trơn-chất làm mát;
vừa để làm cứng đường ray;
phủ điện cực hàn và các loại khác.

Natri carboxymethyl cellulose được sử dụng để ổn định bọt trong chữa cháy, công nghiệp thực phẩm, sản xuất nước hoa và gốm sứ. Các kỹ thuật viên ước tính rằng hợp chất này được sử dụng trong hơn 200 lĩnh vực kỹ thuật và y học.

Lớp phủ bảo vệ

Một trong những hướng đi đầy hứa hẹn là sự ra đời của các hạt nano tổng hợp từ huyền phù CMC làm chất ổn định phụ gia trong các lớp phủ chống ăn mòn. Điều này cho phép bạn thay đổi cấu trúc của polyme, tăng độ bám dính với vật liệu nền, cải thiện các tính chất cơ lý của lớp phủ mà không làm tăng đáng kể chi phí của chế phẩm. Các hạt nano tạo thành các cụm vi mô, giúp tạo ra vật liệu tổng hợp có các đặc tính kỹ thuật có giá trị.

Ưu điểm của chất bổ sung này là nó thân thiện với môi trường và có thể phân hủy sinh học. Quá trình sản xuất không yêu cầu sử dụng dung môi hữu cơ, do đó, giảm nguy cơ ô nhiễm nước thải và bầu khí quyển, không cần sử dụng thiết bị chuyên dụng và nhiệt độ cao.

Thực phẩm bổ sung

Carboxymethylcellulose natri được sử dụng làm phụ gia thực phẩm (E-466) với hàm lượng không quá 8 g / kg. Chất thực hiện một số chức năng trong sản phẩm:

dày;
tính chất ổn định;
giữđộ ẩm;
gia hạn sử dụng;
bảo quản chất xơ sau khi rã đông.

Thông thường hợp chất này được thêm vào thức ăn nhanh, kem, bánh kẹo, mứt cam, thạch, pho mát chế biến, bơ thực vật, sữa chua, cá đóng hộp.

Nội khoa và thẩm mỹ

Natri carboxymethylcellulose - sử dụng trong y tế và thẩm mỹ

Trong công nghiệp dược phẩm, natri carboxymethyl cellulose được sử dụng trong các nhóm thuốc như:

thuốc nhỏ mắt, dung dịch tiêm - kéo dài hiệu quả điều trị;
vỏ viên - để điều chỉnh việc giải phóng hoạt chất;
nhũ tương, gel và thuốc mỡ - để ổn định các chất tạo thành;
thuốc kháng axit - như các thành phần trao đổi ion và tạo phức.

Trong sản xuất các sản phẩm vệ sinh và mỹ phẩm, hợp chất này được sử dụng như một phần của kem đánh răng, dầu gội, cạo râu và sữa tắm, và kem. Chức năng chính là ổn định các đặc tính và cải thiện kết cấu.

Ảnh hưởng đến con người và động vật

Natri carboxymethylcellulose không gây dị ứng, không có hoạt tính sinh học, không có tác dụng gây ung thư và không làm suy giảm chức năng sinh sản của cơ thể sống. Việc sử dụng làm phụ gia thực phẩm ở nồng độ an toàn không dẫn đến hậu quả tiêu cực. Bụi của hợp chất có thể gây kích ứng nếu nó bay vào mắt và đường hô hấp trên (MACbình xịt là 10 mg / m3).

Màng chứa muối natri giải phóng hoạt chất trong môi trường kiềm của ruột. Hợp chất được bài tiết khỏi cơ thể người và động vật dưới dạng không đổi. Trong các vùng nước vì mục đích kinh tế, chất này thuộc loại nguy hiểm thứ ba (nguy hiểm vừa phải). MPC trong trường hợp này là 2 mg / l.