Նատրիումի կարբոքսիմեթիլցելյուլոզա. կիրառություն և հատկություններ

2024 Հեղինակ: Angel Austin | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-07 23:19

Նատրիումի կարբոքսիմեթիլ ցելյուլոզը լայնորեն օգտագործվում է արդյունաբերության, դեղագործության և սննդի արտադրության մեջ: Այս միացությունը պատրաստված է փայտի հիմքի վրա և կենսաբանորեն իներտ նյութ է, այսինքն՝ չի մասնակցում ֆիզիոլոգիական գործընթացներին։ Այս բաղադրիչով լուծույթների հատուկ հատկությունների շնորհիվ հնարավոր է կարգավորել նյութերի մածուցիկությունը և այլ տեխնիկական պարամետրեր։

Նկարագրություն

Նատրիումի կարբոքսիմեթիլցելյուլոզը (CMC) ցելյուլոզա գլիկոլաթթվի նատրիումի աղն է: Միացության քիմիական անվանումն ըստ IUPAC անվանացանկի՝ poly-1, 4-β-O-carboxymethyl-D-pyranosyl-D-glycopyranose sodium:

Նատրիումի կարբոքսիմեթիլցելյուլոզայի էմպիրիկ բանաձևը՝ [C6H7 O₂ (OH)_3-x(OCH₂ COONa)_x] : Այս արտահայտության մեջ x-ը CH_{2-COOH խմբերի փոխարինման աստիճանն է, իսկ n-ը պոլիմերացման աստիճանն է:}

Կառուցվածքային բանաձևը ներկայացված է ստորև նկարում:

Հատկություններ

Տեխնիկական նատրիումի կարբոքսիմեթիլ ցելյուլոզը արտաքին տեսքով փոշու, մանրահատիկ կամ առանց հոտի մանրաթելային նյութ է՝ 400–800 կգ/մ զանգվածային խտությամբ3:

Na-CMC-ն ունի հետևյալ բնութագրերը.

• միացության մոլեկուլային քաշ – [236]_;

• արագ լուծվում է ինչպես տաք, այնպես էլ սառը ջրում, չի լուծվում հանքային յուղերի և օրգանական հեղուկների մեջ;
• ձևավորում է թաղանթներ, որոնք դիմացկուն են յուղերի, քսուքների և օրգանական լուծիչների նկատմամբ;
• մեծացնում է լուծույթների մածուցիկությունը և դրանք դարձնում տիկսոտրոպ. մեխանիկական գործողության աճով տեղի է ունենում հոսքի դիմադրության նվազում;
• կլանում է ջրային գոլորշին օդից լավ, ուստի նյութը պետք է պահվի չոր սենյակներում (նորմալ պայմաններում այն պարունակում է 9-11% խոնավություն);
• միացությունը ոչ թունավոր է, ոչ պայթուցիկ, բայց կարող է բռնկվել փոշոտ վիճակում (ինքնաբռնկման ջերմաստիճան +212 °C);
• ցուցադրում է անիոնային պոլիէլեկտրոլիտի հատկությունները լուծույթներում:

Երբ ջերմաստիճանը փոխվում է, նատրիումի կարբոքսիմեթիլ ցելյուլոզայի լաբորատոր մածուցիկությունը լուծույթներում մեծապես տարբերվում է: Սա այս միացության ամենակարևոր բնութագրիչներից մեկն է, որը որոշում է դրա կիրառման շրջանակը: Պոլիմերացման բարձր աստիճանը ապահովում է բարձր մածուցիկություն և հակառակը: 9-ից ավելի pH<6 կամ ավելի բարձր հոսքի դիմադրության նվազեցումզգալիորեն նվազում է. Ուստի այս աղը նպատակահարմար է օգտագործել չեզոք և թեթևակի ալկալային միջավայրում: Մածուցիկության փոփոխությունները նորմալ պայմաններում շրջելի են։

Նատրիումի կարբոքսիմեթիլցելյուլոզն ունի նաև քիմիական համատեղելիություն բազմաթիվ այլ նյութերի հետ (օսլա, ժելատին, գլիցերին, ջրում լուծվող խեժեր, լատեքսներ): 200 °C-ից բարձր ջերմաստիճանում տաքացնելիս աղը քայքայվում է նատրիումի կարբոնատի։

Այս միացության բնութագրերի վրա ազդող հիմնական գործոնը պոլիմերացման աստիճանն է։ Լուծելիությունը, կայունությունը, մեխանիկական հատկությունները և հիգրոսկոպիկությունը կախված են մոլեկուլային քաշից: Նյութը արտադրվում է յոթ աստիճանով՝ ըստ պոլիմերացման աստիճանի և երկու դասի՝ ըստ հիմնական նյութի պարունակության։

Ստանալ

Նատրիումի կարբոքսիմեթիլ ցելյուլոզը կոմերցիոն կերպով արտադրվում է 1946 թվականից: CMC արտադրությունն այժմ կազմում է ընդհանուր ցելյուլոզային եթերների առնվազն 47%-ը:

Այս միացության սինթեզի հիմնական հումքը փայտի ցելյուլոզն է՝ ամենատարածված օրգանական պոլիմերը։ Դրա առավելություններն են ցածր գինը, կենսաքայքայվածությունը, թունավորության բացակայությունը և մշակման տեխնոլոգիայի հեշտությունը:

Նատրիումի կարբոքսիմեթիլ ցելյուլոզը ստացվում է ալկալային ցելյուլոզայի փոխազդեցությամբ C2H3ClO2 (մոնոքլորքացախաթթու) կամ նրա նատրիումի աղի հետ։ Վերջին տարիներին աշխատանքներ են տարվում հումքի (կտավատի, ծղոտի, ձավարեղենի, ջուտի, սիսալի և այլն) արդյունահանման նոր աղբյուրներ գտնելու ուղղությամբ, քանի որ այս նյութի պահանջարկն անընդհատ աճում է։ Լվացքը օգտագործվում է նյութի որակը բարելավելու համար:պատրաստի աղը կեղտից, ակտիվացնում է ցելյուլոզը կամ գործում է դրա վրա միկրոալիքային ճառագայթմամբ:

Նատրիումի կարբոքսիմեթիլ ցելյուլոզա. արդյունաբերական կիրառություններ

Իր հատուկ հատկությունների շնորհիվ CMC-ն օգտագործվում է հետևյալ նպատակների համար՝

• տարբեր ձևակերպումների խտացում, ժելատինացում;
• կապող նուրբ մասնիկներ ներկերի թաղանթներում (թաղանթի ձևավորում);
• օգտագործել որպես ջուրը պահող միջոց;
• ֆիզիկական և քիմիական հատկությունների կայունացում;
• բարձրացնելով լուծույթների մածուցիկությունը՝ դրանց բաղադրիչները հավասարաչափ բաշխելու համար;
• ռեոլոգիական փոփոխություն;
• կոագուլյացիայի կանխարգելում (կախված մասնիկների կպչում).

Նատրիումի կարբոքսիմեթիլ ցելյուլոզայի ամենամեծ օգտագործողներից մեկը նավթի և գազի արդյունաբերությունն է, որտեղ միացությունն օգտագործվում է հորատման հեղուկների աշխատանքը բարելավելու համար:

Նյութն օգտագործվում է նաև հետևյալ տեխնիկական արտադրանքի արտադրության մեջ.

• լվացող միջոցներ;
• տպագրական արտադրանք;
• շաղախներ շինարարական հարդարման աշխատանքների համար;
• սոսինձներ, չափագրման նյութեր;
• չոր շինարարական խառնուրդներ, ցեմենտ (ճաքքելը կանխելու համար);
• ներկերի նյութեր;
• քսում-հովացուցիչ նյութեր;
• միջին ռելսերի կարծրացման համար;
• ծածկման եռակցման էլեկտրոդներ և այլն:

Նատրիումի կարբոքսիմեթիլ ցելյուլոզը օգտագործվում է փրփուրը կայունացնելու համար հրդեհաշիջման, սննդի արդյունաբերության, օծանելիքի և կերամիկայի արտադրության մեջ: Տեխնիկները գնահատում են, որ այս միացությունն օգտագործվում է ճարտարագիտության և բժշկության ավելի քան 200 ոլորտներում։

Պաշտպանիչ ծածկույթներ

Խոստումնալից ուղղություններից մեկը CMC կախոցներից սինթեզված նանոմասնիկների ներդրումն է որպես հավելումներ-կայունացուցիչներ կոռոզիոն դիմացկուն ծածկույթներում: Սա թույլ է տալիս փոխել պոլիմերների կառուցվածքը, բարձրացնել կպչունությունը բազային նյութի հետ, բարելավել ծածկույթի ֆիզիկական և մեխանիկական հատկությունները առանց կազմի արժեքի զգալի աճի: Նանոմասնիկները ձևավորում են միկրոկլաստերներ՝ հնարավոր դարձնելով արժեքավոր տեխնիկական հատկություններով կոմպոզիտներ ստանալ։

Այս հավելման առավելությունը նաև այն է, որ այն էկոլոգիապես մաքուր է և կենսաքայքայվող: Դրա արտադրությունը չի պահանջում օրգանական լուծիչների օգտագործում, հետևաբար, կրճատվում է կեղտաջրերի և մթնոլորտի աղտոտման վտանգը, կարիք չկա օգտագործել մասնագիտացված սարքավորումներ և բարձր ջերմաստիճանի միջակայք։

Դիետիկ հավելում

Կարբոքսիմեթիլցելյուլոզ նատրիումը օգտագործվում է որպես սննդային հավելում (E-466) 8 գ/կգ-ից ոչ ավելի խտությամբ: Ապրանքներում նյութը կատարում է մի քանի գործառույթ՝

• խտացում;
• կայունացնող հատկություններ;
• պահելխոնավություն;
• պահպանման ժամկետի երկարացում;
• դիետիկ մանրաթելերի պահպանում սառցակալումից հետո:

Ամենից հաճախ այս միացությունն ավելացնում են արագ սննդի, պաղպաղակի, հրուշակեղենի, մարմելադի, ժելեի, հալած պանրի, մարգարինի, մածունի, ձկան պահածոների մեջ։

Բժշկություն և կոսմետոլոգիա

Դեղագործական արդյունաբերության մեջ նատրիումի կարբոքսիմեթիլ ցելյուլոզը օգտագործվում է դեղերի խմբերում, ինչպիսիք են՝

• աչքի կաթիլներ, ներարկման լուծույթներ՝ թերապևտիկ ազդեցությունը երկարացնելու համար;
• դեղահատի պատյաններ՝ ակտիվ նյութի արտազատումը կարգավորելու համար;
• էմուլսիաներ, գելեր և քսուքներ՝ ձևավորող նյութերը կայունացնելու համար;
• հակաթթուներ՝ որպես իոնափոխանակման և կոմպլեքսավորման բաղադրիչներ:

Հիգիենայի և կոսմետիկ միջոցների արտադրության մեջ այս միացությունն օգտագործվում է որպես ատամի մածուկների, շամպունների, սափրվելու և ցնցուղի գելերի և քսուքների մաս: Հիմնական գործառույթն է կայունացնել հատկությունները և բարելավել հյուսվածքը:

Ազդեցություն մարդկանց և կենդանիների վրա

Նատրիումի կարբոքսիմեթիլցելյուլոզը հիպոալերգեն է, կենսաբանորեն ոչ ակտիվ է, չունի քաղցկեղածին ազդեցություն և չի խաթարում կենդանի օրգանիզմների վերարտադրողական ֆունկցիան։ Որպես սննդային հավելումներ անվտանգ կոնցենտրացիաներում օգտագործումը չի հանգեցնում բացասական հետևանքների։ Միացության փոշին կարող է առաջացնել գրգռվածություն, եթե այն ներթափանցի աչքերի և վերին շնչուղիների (MAC)աերոզոլը 10 մգ/մ է3).

Նատրիումի աղ պարունակող թաղանթները ազատում են ակտիվ բաղադրիչը աղիների ալկալային միջավայրում: Միացությունը արտազատվում է մարդու օրգանիզմից և կենդանիներից անփոփոխ։ Տնտեսական նպատակներով ջրային մարմիններում նյութը պատկանում է երրորդ վտանգի դասին (չափավոր վտանգավոր): MPC-ն այս դեպքում 2 մգ/լ է։