Karboxymethylcelulóza sodná se široce používá v průmyslu, farmacii a výrobě potravin. Tato sloučenina je vyrobena na bázi dřeva a je biologicky inertním materiálem, to znamená, že se neúčastní fyziologických procesů. Díky speciálním vlastnostem roztoků s touto složkou je možné regulovat viskozitu látek a další technické parametry.
Popis
Sodná sůl karboxymethylcelulózy (CMC) je sodná sůl kyseliny glykolové celulózy. Chemický název sloučeniny podle nomenklatury IUPAC: poly-1, 4-β-O-karboxymethyl-D-pyranosyl-D-glykopyranóza sodná.
Empirický vzorec sodné soli karboxymethylcelulózy technický: [C6H7 O2 (OH)3-x(OCH2 COONa)x] . V tomto výrazu x je stupeň substituce za CH2-COOH skupiny a n je stupeň polymerace.
Strukturní vzorec je znázorněn na obrázku níže.
Vlastnosti
Na vzhled je technická sodná sůl karboxymethylcelulózy práškový, jemnozrnný vláknitý materiál bez zápachu o objemové hmotnosti 400–800 kg/m3.
Na-CMC má následující vlastnosti:
-
molekulární hmotnost sloučeniny – [236];
- rychle se rozpouští v horké i studené vodě, nerozpustný v minerálních olejích a organických kapalinách;
- vytváří filmy odolné vůči olejům, tukům a organickým rozpouštědlům;
- zvyšuje viskozitu roztoků a činí je tixotropními - se zvýšením mechanického působení dochází ke snížení odporu proudění;
- dobře absorbuje vodní páru ze vzduchu, proto je nutné látku skladovat v suchých místnostech (za normálních podmínek obsahuje 9-11 % vlhkosti);
- sloučenina je netoxická, nevýbušná, ale může se vznítit v prašném stavu (teplota samovznícení +212 °C);
- vykazuje vlastnosti aniontového polyelektrolytu v roztocích.
Při změně teploty se laboratorní viskozita sodné soli karboxymethylcelulózy v roztocích velmi mění. To je jedna z nejdůležitějších vlastností této sloučeniny, která určuje rozsah její aplikace. Vysoký stupeň polymerace poskytuje vysokou viskozitu a naopak. Při pH <6 nebo vyšším než 9 snížený průtokový odporvýrazně klesá. Proto je vhodné tuto sůl používat v neutrálním a mírně alkalickém prostředí. Změny viskozity za normálních podmínek jsou vratné.
Sodná sůl karboxymethylcelulózy je také chemicky kompatibilní s mnoha dalšími látkami (škrob, želatina, glycerin, pryskyřice rozpustné ve vodě, latexy). Při zahřátí na teploty nad 200 °C se sůl rozkládá na uhličitan sodný.
Hlavním faktorem ovlivňujícím vlastnosti této sloučeniny je stupeň polymerace. Rozpustnost, stabilita, mechanické vlastnosti a hygroskopičnost závisí na molekulové hmotnosti. Látka se vyrábí v sedmi stupních podle stupně polymerace a ve dvou stupních podle obsahu hlavní látky.
Přijmout
Karboxymethylcelulóza sodná se komerčně vyrábí od roku 1946. Produkce CMC nyní představuje nejméně 47 % celkových etherů celulózy.
Hlavní surovinou pro syntézu této sloučeniny je dřevěná celulóza, nejběžnější organický polymer. Jeho předností je nízká cena, biologická rozložitelnost, netoxicita a snadná technologie zpracování.
Karboxymethylcelulóza sodná se získává reakcí alkalické celulózy s C2H3C1O2 (kyselina monochloroctová) nebo její sodnou solí. V posledních letech se pracuje na hledání nových zdrojů pro těžbu surovin (len, sláma, obiloviny, juta, sisal a další), neboť poptávka po tomto materiálu neustále roste. Praní se používá ke zlepšení kvality hmoty.hotovou sůl od nečistot, aktivovat celulózu nebo na ni působit mikrovlnným zářením.
Karboxymethylcelulóza sodná: průmyslové aplikace
Vzhledem ke svým speciálním vlastnostem se CMC používá pro následující účely:
- zahušťování různých formulací, želatinace;
- vázání jemných částic v nátěrových filmech (tvorba filmu);
- použití jako prostředek zadržující vodu;
- stabilizace fyzikálních a chemických vlastností;
- zvýšení viskozity roztoků pro rovnoměrnou distribuci jejich složek;
- reologická modifikace;
- prevence koagulace (adheze suspendovaných částic).
Jedním z největších uživatelů sodné soli karboxymethylcelulózy je ropný a plynárenský průmysl, kde se sloučenina používá ke zlepšení výkonu vrtných kapalin.
Látka se také používá při výrobě následujících technických produktů:
- detergenty;
- tiskové produkty;
- m alty pro dokončovací stavební práce;
- lepidla, klížící materiály;
- suché stavební směsi, cement (k zabránění praskání);
- nátěrové hmoty;
- mazací-chladicí kapaliny;
-
střední pro kalení kolejnic;
- potahové svařovací elektrody a další.
Karboxymethylcelulóza sodná se používá ke stabilizaci pěny při hašení požárů, v potravinářském průmyslu, při výrobě parfémů a keramiky. Technici odhadují, že tato sloučenina se používá ve více než 200 oborech inženýrství a lékařství.
Ochranné nátěry
Jedním ze slibných směrů je zavedení nanočástic syntetizovaných ze suspenzí CMC jako aditiv-stabilizátorů v nátěrech odolných proti korozi. To umožňuje změnit strukturu polymerů, zvýšit přilnavost k základnímu materiálu, zlepšit fyzikální a mechanické vlastnosti povlaku bez výrazného zvýšení nákladů na kompozici. Nanočástice tvoří mikroshluky, které umožňují získat kompozity s cennými technickými vlastnostmi.
Výhodou tohoto doplňku je také to, že je šetrný k životnímu prostředí a biologicky odbouratelný. Jeho výroba nevyžaduje použití organických rozpouštědel, proto se snižuje riziko znečištění odpadních vod a atmosféry, není potřeba používat specializované zařízení a vysoký teplotní rozsah.
Doplněk stravy
Sodná sůl karboxymethylcelulózy se používá jako potravinářská přísada (E-466) v koncentraci nejvýše 8 g/kg. Látka plní v produktech několik funkcí:
- thickening;
- stabilizační vlastnosti;
- držetvlhkost;
- prodloužení trvanlivosti;
- zachování vlákniny po rozmrazení.
Nejčastěji se tato sloučenina přidává do rychlého občerstvení, zmrzliny, cukrovinek, marmelád, želé, taveného sýra, margarínu, jogurtu, rybích konzerv.
Medicína a kosmetologie
Ve farmaceutickém průmyslu se sodná sůl karboxymethylcelulózy používá v lékových skupinách, jako jsou:
- oční kapky, roztoky na injekci – pro prodloužení terapeutického účinku;
- obaly tablet – k regulaci uvolňování účinné látky;
- emulze, gely a masti - pro stabilizaci formujících látek;
- antacida – jako iontoměničové a komplexotvorné složky.
Při výrobě hygienických a kosmetických produktů se tato sloučenina používá jako součást zubních past, šamponů, holicích a sprchových gelů a krémů. Hlavní funkcí je stabilizace vlastností a zlepšení textury.
Vliv na lidi a zvířata
Sodná sůl karboxymethylcelulózy je hypoalergenní, biologicky neaktivní, nemá karcinogenní účinek a nenarušuje reprodukční funkce živých organismů. Použití jako potravinářské přídatné látky v bezpečné koncentraci nevede k negativním důsledkům. Prach ze směsi může způsobit podráždění, pokud se dostane do očí a horních cest dýchacích (MACaerosol je 10 mg/m3).
Filmy obsahující sodnou sůl uvolňují účinnou látku v alkalickém prostředí střeva. Sloučenina je vylučována z lidského těla a zvířat v nezměněné podobě. Ve vodních útvarech pro hospodářské účely patří látka do třetí třídy nebezpečnosti (středně nebezpečná). MPC je v tomto případě 2 mg/l.
