Характеристики на карбоксиметилцелулозата, структура, синтез, приложения

на карбоксиметилцелулоза е съединение, получено от целулоза, полимер на глюкоза. Той също така получава имената на целулозната гума или кармелоза. Той може да бъде под формата на натриева сол.

Карбоксиметилцелулозата е хигроскопична и разтворима във вода, за разлика от целулозата, която е неразтворима във вода. Той замени някои групи -CH₂ОН на глюкозните молекули, които образуват целулоза по групи -СН₂ОСН₂COOH. Това заместване дава йонни свойства на неговата структура.

Но какво е целулозата? Той е биополимер, образуван изключително от бета-глюкозни молекули, свързани с β-1,4-о-глюкозидни връзки. Целулозата има формула (С₆Н₁₀О₅)_п с минимална стойност 2000 за n. Полимерът може да има линейна или влакнеста структура, като основна съставка на клетъчната стена на зеленчуците.

Неговата компактна структура е непроницаема за вода и следователно е неразтворима в нея. Въпреки че се образува от глюкоза, целулозата не може да се използва от животни, тъй като им липсва ензима на целулазата, за да прекъсне р1,4-глюкозидните връзки..

Карбоксиметиловата група, свързана с целулозата, дава на карбоксиметилцелулозата повърхност с отрицателни заряди. Тези заряди позволяват тяхното използване в техниката на йонообменна хроматография, функционираща като катионен обменник, използван при пречистването на протеини.

Поради неговото хидрофилно свойство, карбоксиметилцелулозата се използва за лечение на очна сухота. По същия начин, поради това свойство, той е бил използван при производството на пелени и санитарни продукти от този тип. Тези приложения служат като пример за огромния списък от приложения и / или приложения, които има това съединение.

индекс

• 1 Физични и химични характеристики
  • 1.1 Формула
  • 1.2 Физически вид
  • 1.3 Миризма и вкус
  • 1.4 Разтворимост във вода
  • 1.5 Разтворимост в органични разтворители
  • 1.6 Точка на разлагане
  • 1.7 Плътност
  • 1.8 Киселинност
• 2 Структура
• 3 Резюме
• 4 Какво представлява (използва)
  • 4.1 Храна
  • 4.2 Медицина
  • 4.3 Строителна индустрия
  • 4.4 В детергентите
  • 4.5 Лепила
  • 4.6 Винена индустрия
  • 4.7 Хартиена промишленост
  • 4.8 Земеделие
  • 4.9 Козметика
  • 4.10 Картини
  • 4.11 Пластмаси
  • 4.12 Керамика
  • 4.13 Текстилна промишленост
  • 4.14 Фармацевтична промишленост
• 5 Препратки

Физични и химични характеристики

формула

RnOCH₂-COOH

Физически вид

Бял прах. Натриева карбоксиметилцелулоза: бели или млечни влакнести частици.

Мирис и вкус

Невинен и безвкусен.

Разтворимост във вода

Той е разтворим (20 mg / mL).

Разтворимост в органични разтворители

Той е неразтворим в метанол, етанол, диетилов етер, ацетон, хлороформ, а също и в бензен.

Точка на разлагане

274 ° С.

плътност

0.7 - 0.9 g / cm³.

вкисналост

Той е подобен на оцетната киселина и неговата дисоциационна константа е 5 х 10^-5.

структура

В горното изображение е показана структурата на мономерната единица на карбоксиметилцелулоза. Отбележете, че Н от хидроксилните групи са заместени с СН групи₂СООН; с изключение на тази на ОН групата в С-3. Тоест, според изображението, полимерът не е напълно заменен.

СН групи₂СООН може да бъде депротониран и обграден от електростатично привличане на Na катиони⁺: CH₂COO^-Na⁺. Благодарение на тях карбоксиметилцелулозата е много разтворима във вода, тъй като тя може да образува водородни връзки с нея (СН)₂СООН-ОН₂). Това е основната причина за неговия подчертан хидрофилен и хигроскопичен характер.

Също така, тези групи са много по-обемни от хидроксилните, така че физико-химичните свойства на полимера се променят по отношение на оригиналната целулоза. Големият му размер предотвратява образуването на вътрешни водородни връзки, т.е. между мономерните вериги, оставяйки пръстените напълно изложени на взаимодействия с вода..

Следователно, колкото по-голяма е степента на заместване на ОН с СН₂COOH, толкова по-голям е хидрофилният характер на получената целулоза. Микроскопски, тази разлика може да не е много очевидна; но в макроскопични скали, би било равно на това да се разтвори блок от дърво в контейнер с вода, ако такива замествания се случват в акта.

синтез

За получаване на карбоксиметилцелулоза от целулозни влакна се следва процедурата Druvacell:

А) Целулозните влакна се обработват с изопропанол и алкали, за да се получи набъбване и йонизация на хидроксилни групи.

Б) Целулозните влакна от предишното третиране се алкализират допълнително чрез третиране с NaOH, съгласно следната реакция:

RcOH + NaOH => RcOHH NaOH

C) Целулозните влакна, свързани с NaOH, след това реагират с натриев хлороацетат, за да се получи натриевата карбоксиметилцелулоза:

RcOHH NaOH + ClCH₂COO^-Na => RcOCH₂COO^-Na⁺    +    NaCl + Н₂О

Съюзът на COO групата^- до целулоза, за да произведе карбоксиметилцелулоза, го прави разтворим във вода и по-реактивен.

Какво представлява (използва)

Карбоксиметилцелулозата има много приложения и приложения поради хидрофилния си характер и способността му да се комбинира с множество съединения. Сред неговите приложения са следните.

храна

-Използва се като сгъстител и стабилизатор на храната. В допълнение, той се използва като диетични фибри и емулгатор. Използва се при разклащане на сладоледи, кремове и кремове, както и като помощно средство при образуването на гелове в желета и пудинги.

-Използва се като суспензионен агент в плодовите сокове и като защитен колоид в майонезата. Използва се и за покриване на повърхността на плодовете.

-Тъй като карбоксиметилцелулозата не се метаболизира от организма, тя може да се използва от хора с нискокалорична диета.

медицина

-Карбоксиметилцелулозните разтвори образуват гелове, използвани при сърдечни, гръдни и рогови операции.

-При операциите на гръдния кош, белите дробове се закрепват и покриват с разтвор на карбоксиметилцелулоза. Това се прави, за да се избегне изтичане на въздух, съдържащо се в алвеолите и навлизането на течности в белите дробове.

-В областта на ортопедията карбоксиметилцелулозата се използва за смазване на ставите, особено в китките, колената и бедрата. Разтворът на полимера се инжектира в ставите, за да се предотврати ерозия, възпаление и възможно разрушаване на хрущяла.

-Използва се за лечение на сухота и дразнене на очите. Използва се и като защитно средство за предотвратяване на увреждане на очната ябълка, което може да възникне при поставянето на контактни лещи..

-Карбоксиметилцелулозата се използва и при лечението на запек, благоприятствайки образуването на изпражнения с подходяща консистенция. Използва се като слабително средство.

-Комбинация от карбоксиметилцелулоза-хепарин се използва за предотвратяване на адхезия по време на хирургични операции.

Строителна индустрия

-Той действа като стабилизиращ и хидрофилен агент в повечето циментови препарати и строителни материали. Подобрява дисперсията на пясък в цимента, също така увеличава адхезивното действие на цимента.

-Използва се и като част от лепилата на тапицерията.

В перилните препарати

Клонът на индустрията, който може би има най-висока консумация на карбоксиметилцелулоза, е в производството на сапуни и детергенти. Той действа като инхибиращ агент, който предпазва мазнините, отстранени от повърхността на тъканите чрез детергенти, да се свързват с тях.

лепила

-Използва се при производството на лепила за хартия, тъй като не я оцветява, не отделя миризми и се отстранява. Това го прави идеален за употреба при ремонт на книги или други материали.

-Той също е тестван в смеси с нишесте и фенол формалдехид за приготвяне на лепила, които позволяват свързването на дървените листове..

Винена индустрия

Използва се, за да се избегне утаяването на винените соли, присъстващи във виното.

Хартиена промишленост

-Покритието с карбоксиметилцелулозни препарати от восъчни хартии и картонени опаковки намалява консумацията на восъци. Също така намалява консумацията на мастило, което води до повърхности с по-висока яркост. В допълнение, повърхността на хартията има по-голяма мекота и по-голяма устойчивост на мазнини.

-Карбоксиметилцелулозата подобрява връзката между хартиените влакна, подобрявайки тяхното оцветяване. Използва се също като помощно средство за диспергиране при екструдирането на целулозни пулпни влакна, предотвратявайки тяхната флокулация.

селското стопанство

Карбоксиметилцелулозата действа като диспергиращо средство за пестициди. В допълнение, той се използва като лепило за свързване на инсектицида с повърхността на листата на растенията. В някои случаи той се използва като помощно средство при разграждането на някои силно замърсяващи торове.

козметика

Използва се като сгъстител, стабилизатор и филм в кремове, лосиони, шампоани и продукти за грижа за косата. В допълнение, той се използва при приготвянето на гелове за употреба при почистване на зъбите.

картини

Използва се за производство на бои на основата на масла и лакове, действащи като сгъстител и диспергатор на пигменти в течности.

пластмаса

Използва се за повишаване на вискозитета на латекса.

керамика

Използва се за свързване на парчета от порцелан, тъй като карбоксиметилцелулозните разтвори произхождат от печене на няколко пепел.

Текстилна промишленост

-Използва се в суров вид, за да се избегне деформацията на тъканите. Карбоксиметилцелулозата, в комбинация с нишесте, се използва в перални. Използва се и при довършване на тъкани. По време на производството, тъканите се импрегнират с карбоксиметилцелулоза и след това се третират с киселина и се нагряват.

-Използва се при печатане на тъкани, като съдейства като сгъстител на текстилни бои и лакове.

Фармацевтична индустрия

-Карбоксиметилцелулозата се използва за покриване на лекарствени таблетки. Полимерът е неразтворим в стомашни киселинни условия, но разтворим в тънките черва, където терапевтичните средства се абсорбират.

-Използва се и като гел-образувател, носител на лекарства под формата на мехлеми. В допълнение, той се използва като стабилизиращ агент в суспензии и емулсии. Използва се като биоадхезив в таблетки, които се свързват със слуз на тялото.

препратки

1. Sidley Chemical. (2018). Свойства на натриева карбоксиметилцелулоза. Изтеглено от: celluloseether.com
2. Wikipedia. (2018). Карбоксиметил целулоза. Изтеглено от: en.wikipedia.org
3. QuimiNet. (11 октомври 2006 г.). Различните приложения на карбоксиметилцелулоза. Изтеглено от: quiminet.com
4. Gamboni J. & col. (Н.О.). Оптимизиране на процеса на целулозна карбоксиметилиране от захарен тръстиков торс. [PDF]. Изтеглено от: aaiq.org.ar
5. Комбинация карбоксиметилелулоза-хепарин за предотвратяване на хирургически сраствания. (2017) The Journal of surgical research 213: 222-233.