Характеристики карбоксиметилцелюлози, структура, синтез, застосування

The карбоксиметилцелюлози являє собою з'єднання, отримане з целюлози, полімер глюкози. Він також отримує назви целюлозної камеді або кармеллози. Він може бути у формі натрієвої солі.

Карбоксиметилцелюлоза є гігроскопічною і розчинною у воді, на відміну від целюлози, яка не розчиняється у воді. Він замінив деякі групи -CH₂OH молекул глюкози, які утворюють целюлозу за групами -CH₂OCH₂COOH. Ця заміна дає іонні властивості до його структури.

Але що таке целюлоза? Це біополімер, що утворюється виключно з молекул β-глюкози, зв'язаних β-1,4-о-глюкозидними зв'язками. Целюлоза має формулу (C₆H₁₀O₅)_n з мінімальним значенням 2000 для n. Полімер може мати лінійну або волокнисту структуру, будучи основною складовою клітинної стінки овочів.

Його компактна структура непроникна водою і тому нерозчинна в ній. Незважаючи на формування глюкози, целюлоза не може бути використана тваринами, оскільки їм не вистачає ферменту целлюлази для розриву β1,4-глюкозидних зв'язків..

Карбоксиметильна група, пов'язана з целюлозою, дає карбоксиметилцелюлозу поверхню з негативними зарядами. Ці заряди дозволяють використовувати їх в техніці іонообмінної хроматографії, що функціонує як катіоніт, використовуваний при очищенні білків.

Завдяки своєму гідрофільному властивості карбоксиметилцелюлоза використовується при лікуванні очної сухості. Крім того, завдяки цій властивості, він був використаний у виробництві підгузників і санітарних виробів цього типу. Ці програми служать прикладом величезного списку застосувань та / або додатків, які має ця сполука.

Індекс

• 1 Фізико-хімічні характеристики
  • 1.1 Формула
  • 1.2 Фізичний вигляд
  • 1.3 Запах і смак
  • 1.4 Розчинність у воді
  • 1.5 Розчинність в органічних розчинниках
  • 1.6 Точка розкладання
  • 1.7 Щільність
  • 1.8 Кислотність
• 2 Структура
• 3 Підсумок
• 4 Що це (використовує)
  • 4.1 Продукти харчування
  • 4.2 Медицина
  • 4.3 Будівельна промисловість
  • 4.4 У миючих засобах
  • 4.5 Клеї
  • 4.6 Винна промисловість
  • 4.7 Паперова промисловість
  • 4.8 Сільське господарство
  • 4.9 Косметика
  • 4.10 Картини
  • 4.11 Пластмаси
  • 4.12 Кераміка
  • 4.13 Текстильна промисловість
  • 4.14 Фармацевтична промисловість
• 5 Посилання

Фізико-хімічні характеристики

Формула

RnOCH₂-COOH

Зовнішній вигляд

Білий порошок. Карбоксиметилцелюлоза натрію: білі або молочно-волокнисті частинки.

Запах і смак

Невинний і безсольний.

Розчинність у воді

Розчинна (20 мг / мл).

Розчинність в органічних розчинниках

Нерозчинний у метанолі, етанолі, діетиловому ефірі, ацетоні, хлороформі, а також у бензолі.

Точка розкладання

274ºC.

Щільність

0,7 - 0,9 г / см³.

Кислотність

Він подібний до оцтової кислоти, а її константа дисоціації - 5 × 10^-5.

Структура

У верхньому зображенні показано структуру мономерної одиниці карбоксиметилцелюлози. Зауважимо, що H гідроксильних груп заміщені групами СН₂COOH; за винятком групи OH в С-3. Тобто, згідно зображенню, полімер не повністю замінений.

Групи СН₂СООН може бути депротонирован і оточений електростатичним притяганням катіонів Na⁺: CH₂COO^-Na⁺. Саме завдяки їм карбоксиметилцелюлоза дуже добре розчиняється у воді, оскільки здатна утворювати з нею водневі зв'язки (СН).₂COOH-OH₂). Це основна причина його вираженого гідрофільного і гігроскопічного характеру.

Також ці групи є значно більш об'ємними, ніж гідроксил, так що фізико-хімічні властивості полімеру змінюються щодо вихідної целюлози. Його великий розмір перешкоджає утворенню внутрішніх водневих зв'язків, тобто між ланцюгами мономерів, залишаючи кільця повністю підданими взаємодії з водою..

Отже, чим більше ступінь заміщення OH на СН₂COOH, тим більше гідрофільний характер отриманої целюлози. Мікроскопічно ця різниця може бути не дуже очевидною; але в макроскопічних масштабах, це було б рівним здатності розчиняти блок деревини в контейнері з водою, якщо такі заміни відбувалися в акті.

Синтез

Для отримання карбоксиметилцелюлози з целюлозних волокон виконують процедуру Druvacell:

A) Целюлозні волокна обробляються ізопропанолом і лугами з метою отримання їх набухання і іонізації гідроксильних груп.

B) Целюлозні волокна попередньої обробки далі піддаються алкалізації обробкою NaOH згідно з наступною реакцією:

RceOH + NaOH => RceOH ∙ NaOH

C) Целюлозні волокна, пов'язані з NaOH, реагують з хлорацетатом натрію, щоб таким чином отримати натрій карбоксиметилцелюлозу:

RceOH OH NaOH + ClCH₂COO^-Na => RceOCH₂COO^-Na⁺    +    NaCl + H₂O

Союз групи COO^- до целюлози, що походить з карбоксиметилцелюлози, робить її розчинною у воді і більш реакційноздатною.

Що це (використовує)

Карбоксиметилцелюлоза має численні застосування і застосування завдяки своєму гідрофільному характеру і його здатності поєднуватися з численними сполуками. Серед його застосувань є наступні.

Їжа

-Застосовується як загусник і стабілізатор їжі. Крім того, він використовується як харчові волокна і емульгатор. Застосовується при струшуванні морозива, кремів і кремів, а також допоміжних при формуванні гелів в желе і пудингах.

-Використовується в якості суспензійного агента в фруктових соках і в якості захисного колоїду в майонезі. Він також використовується для покриття поверхні плодів.

-Оскільки карбоксиметилцелюлоза не метаболізується організмом, вона може бути використана людьми на низькокалорійній дієті.

Медицина

-Розчини карбоксиметилцелюлози утворюють гелі, що застосовуються при операціях серця, грудних і рогівкових операцій.

-При операціях грудної клітки легені зшиті і покриті розчином карбоксиметилцелюлози. Це дозволяє уникнути витоку повітря, що міститься в альвеолах і входу рідини в легені.

-У галузі ортопедії карбоксиметилцелюлоза застосовується при змащуванні суглобів, особливо в зап'ястях, колінах і стегнах. Розчин полімеру вводять в суглоби для запобігання ерозії, запалення і можливого руйнування хряща.

-Застосовується при лікуванні сухості та роздратування очей. Він також використовується як захисний засіб для запобігання пошкодження очного яблука, такого як може відбуватися при розміщенні контактних лінз..

-Карбоксиметилцелюлоза також використовується при лікуванні запорів, сприяючи утворенню стільця з відповідною консистенцією. Застосовується як проносний засіб.

-Комбінація карбоксиметилцелюлози-гепарину була використана для профілактики адгезії під час операцій.

Будівельна промисловість

-Виступає як стабілізуючий і гідрофільний засіб у більшості цементних препаратів і будівельних матеріалів. Покращує розсіювання піску в цементі, також підвищує клейову дію цементу.

-Він також використовується як частина клеїв оббивних паперів.

У мийних засобах

Галузь промисловості, яка, можливо, має найбільше споживання карбоксиметилцелюлози, полягає у виробництві мила та миючих засобів. Він виступає в якості інгібуючого агента, який запобігає зливанню жирів, видалених з поверхні тканин миючими засобами.

Клеї

-Застосовується при виробництві клеїв для паперу, оскільки він не забарвлює його, не виділяє запаху і знімається. Це робить його ідеальним для використання при ремонті книг або інших матеріалів.

-Він також був випробуваний у сумішах з крохмалем і фенолом формальдегіду для приготування клеїв, які дозволяють приєднання деревних листів.

Винна промисловість

Його використовують, щоб уникнути осадження присутніх у винних солей.

Паперова промисловість

-Покриття карбоксиметилцелюлозними препаратами парафінованих паперів і картону зменшує витрату воску. Це також зменшує споживання друкарської фарби, в результаті чого поверхня з більшою яскравістю. Крім того, поверхня паперу має більшу м'якість і більшу стійкість до жирів.

-Карбоксиметилцелюлоза покращує зв'язок між паперовими волокнами, покращуючи їх забарвлення. Він також використовується як допоміжний диспергатор при екструзії волокон целюлозної пульпи, запобігаючи їх флокуляції.

Сільське господарство

Карбоксиметилцелюлоза діє як диспергирующий агент для пестицидів. Крім того, він використовується як клей для зв'язування інсектициду з поверхнею листя рослин. У деяких випадках вона використовується як допомога в деградації деяких сильно забруднюючих добрив.

Косметика

Застосовується як загусник, стабілізатор і плівкоутворювач у кремах, лосьйонах, шампунях та засобах для догляду за волоссям. Крім того, він застосовується при приготуванні гелів для використання при стоматологічному очищенні.

Картини

Використовується у виробництві фарб на основі масел і лаків, що діє як згущувач і диспергатор пігментів у рідинах.

Пластмаси

Застосовується для збільшення в'язкості латексу.

Керамічні

Його використовують для з'єднання шматочків порцеляни, оскільки карбоксиметилцелюлозні розчини виникають при випіканні кількох зол.

Текстильна промисловість

-Його використовують у сирому вигляді, щоб уникнути деформації тканин. Карбоксиметилцелюлоза, в поєднанні з крохмалем, використовується в пральнях. Він також використовується при обробці тканин. Під час виготовлення тканини просочують карбоксиметилцелюлозою і потім обробляють кислотою і нагрівають.

-Використовується в друці тканин, співпрацюючи як згущувач текстильних фарб і лаків.

Фармацевтична промисловість

-Карбоксиметилцелюлоза використовується в покритті лікарських таблеток. Полімер нерозчинний в кишкових умовах шлунка, але розчинний у тонкому кишечнику, де абсорбуються терапевтичні агенти.

-Його також використовують як гелеутворювачів, носіїв лікарських засобів у вигляді мазей. Крім того, його використовують як стабілізуючий агент в суспензіях і емульсіях. Використовується як біоадгезив в таблетках, які зв'язуються зі слизом тіла.

Список літератури

1. Sidley Chemical. (2018). Властивості карбоксиметилцелюлози натрію. Отримано з: celluloseether.com
2. Вікіпедія. (2018). Карбоксиметилцелюлоза. Отримано з: en.wikipedia.org
3. QuimiNet. (11 жовтня 2006 року). Різні застосування карбоксиметилцелюлози. Отримано з: quiminet.com
4. Gamboni J. & col. (s.f.). Оптимізація процесу карбоксиметилювання целюлози з цукрової тростини. [PDF] Отримано з: aaiq.org.ar
5. Комбінація карбоксиметилцелюлоза-гепарин для профілактики хірургічних спайок. (2017) Журнал хірургічних досліджень 213: 222-233.