Karboksimetilceluloza značilnosti, struktura, sinteza, uporabe



The karboksimetilceluloze je spojina, pridobljena iz celuloze, polimera glukoze. Prejme tudi imena celuloznega gumija ali karmeloze. Lahko je v obliki natrijeve soli.

Karboksimetilceluloza je higroskopna in topna v vodi, za razliko od celuloze, ki je netopna v vodi. Zamenjal je nekatere skupine -CH2OH molekul glukoze, ki tvorijo celulozo v skupinah -CH2OCH2COOH. Ta substitucija daje strukturi ionske lastnosti.

Toda kaj je celuloza? Je biopolimer, ki je sestavljen izključno iz molekul β-glukoze, povezanih z vezmi β-1,4-o-glukozida. Celuloza ima formulo (C6H10O5)n z najmanjšo vrednostjo 2000 za n. Polimer ima lahko linearno ali vlaknasto strukturo, ki je glavna sestavina celične stene zelenjave.

Njegova kompaktna struktura je neprepustna za vodo in je zato v njem netopna. Kljub temu, da je celuloza tvorjena z glukozo, živali ne smejo uporabljati, ker nimajo celuloznega encima za prekinitev vezave β1,4-glukozida..

Karboksimetilna skupina, vezana na celulozo, daje karboksimetilcelulozi površino z negativnimi naboji. Ti naboji omogočajo njihovo uporabo v tehniki ionske izmenjevalne kromatografije, ki delujejo kot kationski izmenjevalec, ki se uporablja pri čiščenju proteinov.

Zaradi svoje hidrofilne lastnosti se karboksimetilceluloza uporablja pri zdravljenju suhega očesa. Prav tako se zaradi te lastnosti uporablja pri izdelavi tovrstnih plenic in sanitarnih izdelkov. Te aplikacije služijo kot primer ogromnega seznama uporab in / ali aplikacij, ki jih ima ta spojina.

Indeks

  • 1 Fizikalne in kemijske lastnosti
    • 1.1 Formula
    • 1.2 Fizični izgled
    • 1.3 Vonj in okus
    • 1.4 Topnost v vodi
    • 1.5 Topnost v organskih topilih
    • 1.6 Točka razgradnje
    • 1.7 Gostota
    • 1.8 Kislost
  • 2 Struktura
  • 3 Povzetek
  • 4 Kaj je (uporablja)
    • 4.1 Hrana
    • 4.2 Zdravilo
    • 4.3 Gradbena industrija
    • 4.4 Pri detergentih
    • 4.5 Lepila
    • 4.6 Vinska industrija
    • 4.7 Papirna industrija
    • 4.8 Kmetijstvo
    • 4.9 Kozmetika
    • 4.10 Slike
    • 4.11 Plastične mase
    • 4.12 Keramika
    • 4.13 Tekstilna industrija
    • 4.14 Farmacevtska industrija
  • 5 Reference

Fizikalne in kemijske lastnosti

Formula

RnOCH2-COOH

Fizični izgled

Bel prah. Natrijeva karboksimetilceluloza: beli ali mlečno-vlaknasti delci.

Vonj in okus

Nedolžna in neumna.

Topnost v vodi

Topen (20 mg / ml).

Topnost v organskih topilih

Netopen je v metanolu, etanolu, dietil etru, acetonu, kloroformu in tudi v benzenu.

Točka razgradnje

274 ° C.

Gostota

0,7 - 0,9 g / cm3.

Kislost

Podobno je ocetni kislini in njena disociacijska konstanta je 5 x 10-5.

Struktura

Na zgornji sliki je prikazana struktura monomerne enote karboksimetilceluloze. Upoštevajte, da so H hidroksilnih skupin substituirane s CH skupinami2COOH; razen skupine OH v C-3. To pomeni, da polimer po sliki ni povsem zamenjan.

CH skupine2COOH se lahko deprotonira in obdaja elektrostatično privlačnost Na kationov+: CH2COO-Na+. Zaradi njih je karboksimetilceluloza zelo topna v vodi, ker lahko z njim tvori vodikove vezi (CH)2COOH-OH2). To je glavni vzrok izrazitega hidrofilnega in higroskopičnega značaja.

Tudi te skupine so veliko bolj voluminozne od hidroksila, tako da se fizikalno-kemijske lastnosti polimera spremenijo glede na prvotno celulozo. Njegova velika velikost preprečuje nastanek notranjih vodikovih vezi, to je med monomernimi verigami, pri čemer obroči popolnoma izpostavljeni interakcijam z vodo.

Zato je večja stopnja substitucije OH s CH2COOH, večji je hidrofilni značaj nastale celuloze. Mikroskopsko ta razlika morda ni zelo očitna; toda v makroskopskih lestvicah bi bilo enako, da bi lahko raztopili blok lesa v posodi z vodo, če bi se takšne zamenjave zgodile v dejanju.

Sinteza

Za pridobivanje karboksimetilceluloze iz celuloznih vlaken sledi postopek Druvacell:

A) Celulozna vlakna se obdelajo z izopropanolom in alkalijami, da se proizvede njihovo nabrekanje in ionizacija hidroksilnih skupin..

B) Celulozna vlakna predhodne obdelave so nadalje alkalizirana z obdelavo z NaOH v skladu z naslednjo reakcijo: \ t

RcOH + NaOH => RcOHO NaOH

C) Celulozna vlakna, vezana na NaOH, nato reagirajo z natrijevim kloroacetatom, da se tako tvori natrijeva karboksimetilceluloza:

RceOH ∙NaOH + ClCH2COO-Na => RceOCH2COO-Na+    +    NaCl + H2O

Zveza skupine COO- da nastane karboksimetilceluloza, da je topna v vodi in bolj reaktivna.

Kaj je za (uporablja)

Karboksimetilceluloza ima številne uporabe in aplikacije zaradi svoje hidrofilne narave in njene sposobnosti kombiniranja s številnimi spojinami. Med njegovimi uporabami so naslednje.

Hrana

-Uporablja se kot zgoščevalnik in stabilizator hrane. Poleg tega se uporablja kot prehranska vlakna in emulgator. Uporablja se pri stresanju sladoleda, krem ​​in krem, kot tudi pomožnih pri nastajanju gelov v želeju in pudingih..

-Uporablja se kot suspenzijsko sredstvo v sadnih sokovih in kot zaščitni koloid v majonezi. Uporablja se tudi za pokrivanje površine plodov.

-Ker se karboksimetilceluloza v telesu ne presnavlja, ga lahko uporabljajo ljudje z nizko kalorično dieto.

Medicina

-Raztopine karboksimetilceluloze tvorijo gele, ki se uporabljajo pri operacijah srca, prsnega koša in roženice.

-Pri operacijah prsnega koša se pljuča spnejo in prekrijejo z raztopino karboksimetilceluloze. Da bi se izognili uhajanju zraka v alveolah in vstopu tekočin v pljuča.

-V veji ortopedije se karboksimetilceluloza uporablja za mazanje sklepov, zlasti v zapestjih, kolenih in bokih. Raztopina polimera se injicira v sklepe, da se prepreči erozija, vnetje in možno uničenje hrustanca.

-Uporablja se pri zdravljenju suhega in dražilnega učinka oči. Uporablja se tudi kot zaščitno sredstvo za preprečevanje poškodb zrkla, kot se lahko pojavi pri namestitvi kontaktnih leč..

-Karboksimetilceluloza se uporablja tudi pri zdravljenju zaprtja, kar daje prednost nastajanju blata z ustrezno konsistenco. Uporablja se kot odvajalo.

-Kombinacija karboksimetilceluloze-heparina je bila uporabljena za preprečevanje adhezije med operacijami.

Gradbena industrija

-Deluje kot stabilizacijsko in hidrofilno sredstvo v večini cementnih pripravkov in gradbenih materialov. Izboljša disperzijo peska v cementu, prav tako poveča lepilni učinek cementa.

-Uporablja se tudi kot del lepila tapetniških papirjev.

V detergentih

Industrija, ki ima morda največjo porabo karboksimetilceluloze, je v proizvodnji mila in detergentov. Deluje kot zaviralno sredstvo, ki preprečuje, da bi se maščobe, odstranjene s površine tkanin z detergenti, združile.

Lepila

-Uporablja se pri izdelavi lepil za papir, saj ga ne obarva, ne oddaja vonja in se lahko odstrani. Zaradi tega je idealen za uporabo pri popravilu knjig ali drugih materialov.

-Preizkušen je bil tudi v mešanicah s škrobom in fenolnim formaldehidom za pripravo lepil, ki omogočajo spajanje lesenih listov..

Vinska industrija

Uporablja se za preprečevanje obarjanja vinske soli, ki je prisotna v vinu.

Papirna industrija

-Premaz s pripravki iz voskanih papirjev in kartonov iz karboksimetilceluloze zmanjša porabo voskov. Prav tako zmanjša porabo tiskarskega črnila, kar povzroči povečanje svetlosti. Poleg tega ima površina papirja večjo mehkobo in večjo odpornost na maščobe.

-Karboksimetilceluloza izboljša vez med papirnimi vlakni in izboljša njihovo obarvanje. Uporablja se tudi kot pomožno sredstvo za dispergiranje pri iztiskanju celuloznih vlaken celuloze, kar preprečuje njihovo flokulacijo..

Kmetijstvo

Karboksimetilceluloza deluje kot sredstvo za razprševanje pesticidov. Poleg tega se uporablja kot lepilo za vezavo insekticida na površino listov rastlin. V nekaterih primerih se uporablja kot pomoč pri razgradnji nekaterih zelo onesnaževalnih gnojil.

Kozmetika

Uporablja se kot sredstvo za zgoščevanje, stabilizator in filmski premaz v kremah, losionih, šamponih in izdelkih za nego las. Poleg tega se uporablja pri pripravi gelov za uporabo pri čiščenju zob.

Slike

Uporablja se v proizvodnji barv na osnovi olj in lakov, ki deluje kot zgoščevalno sredstvo in disperzant pigmentov v tekočinah.

Plastika

Uporablja se za povečanje viskoznosti lateksa.

Keramika

Uporablja se za združevanje kosov porcelana, ker nastanejo karboksimetilcelulozne raztopine pri pečenju nekaj pepela.

Tekstilna industrija

-Uporablja se v svoji surovi obliki, da se prepreči deformacija tkanin. Karboksimetilceluloza se v kombinaciji s škrobom uporablja v pralnicah. Uporablja se tudi pri dodelavi tkanin. Med izdelavo so tkanine impregnirane s karboksimetilcelulozo in nato obdelane s kislino in toploto.

-Uporablja se pri tiskanju tkanin, pri tem pa sodeluje kot zgoščevalno sredstvo iz tekstilnih barv in lakov.

Farmacevtska industrija

-Karboksimetilceluloza se uporablja pri premazu tablet zdravil. Polimer je netopen v želodčnih kislih pogojih, vendar je topen v tankem črevesu, kjer se terapevtska sredstva absorbirajo.

-Uporablja se tudi kot gel formerji, nosilci zdravil v obliki mazil. Poleg tega se uporablja kot stabilizacijsko sredstvo v suspenzijah in emulzijah. Uporablja se kot bioadheziv v tabletah, ki se vežejo na telesno sluz.

Reference

  1. Sidley Chemical. (2018). Lastnosti natrijeve karboksimetil celuloze. Vzpostavljeno iz: celluloseether.com
  2. Wikipedija. (2018). Karboksimetilceluloza. Vzpostavljeno iz: en.wikipedia.org
  3. QuimiNet. (11. oktober 2006). Različne uporabe karboksimetilceluloze. Vzpostavljeno iz: quiminet.com
  4. Gamboni J. & col. (s.f.). Optimizacija procesa celuloznega karboksimetiliranja iz sladkornega trsa. [PDF] Vzpostavljeno iz: aaiq.org.ar
  5. Kombinacija karboksimetilelluloza-heparina za preprečevanje kirurških adhezij. (2017) Revija za kirurške raziskave 213: 222-233.