Vlastnosti, štruktúra, syntéza, použitie karboxymetylcelulózy



karboxymethylcelulóza "Látka" je zlúčenina odvodená od celulózy, polymér glukózy. Dostáva tiež názvy celulózovej gumy alebo karmelózy. Môže byť vo forme sodnej soli.

Karboxymetylcelulóza je hygroskopická a rozpustná vo vode, na rozdiel od celulózy, ktorá je nerozpustná vo vode. Nahradila niektoré skupiny -CH2OH molekúl glukózy, ktoré tvoria celulózu skupinami -CH2OCH2COOH. Táto substitúcia dáva jeho iónovým vlastnostiam iónové vlastnosti.

Ale čo je celulóza? Je to biopolymér tvorený výlučne β-glukózovými molekulami, ktoré sú viazané β-1,4-o-glukozidickými väzbami. Celulóza má vzorec (C6H10O5)n s minimálnou hodnotou 2000 pre n. Polymér môže mať lineárnu alebo vláknitú štruktúru, ktorá je hlavnou zložkou bunkovej steny zeleniny.

Jeho kompaktná štruktúra je nepreniknuteľná vodou, a preto je v nej nerozpustná. Napriek tomu, že celulóza je tvorená glukózou, zvieratá ju nemôžu používať, pretože im chýba celulázový enzým na rozrušenie p1,4-glukozidových väzieb..

Karboxymetylová skupina viazaná na celulózu poskytuje karboxymetylcelulóze povrch s negatívnymi nábojmi. Tieto náboje umožňujú ich použitie v technike ionomeničovej chromatografie, fungujúcej ako katiónový menič používaný pri čistení proteínov.

Vďaka svojej hydrofilnej vlastnosti sa karboxymetylcelulóza používa pri liečbe očnej suchosti. Aj vďaka tejto vlastnosti sa používa pri výrobe plienok a hygienických výrobkov tohto typu. Tieto aplikácie slúžia ako príklad obrovského zoznamu použití a / alebo aplikácií, ktoré táto zlúčenina obsahuje.

index

  • 1 Fyzikálne a chemické vlastnosti
    • 1.1 Vzorec
    • 1.2 Fyzický vzhľad
    • 1.3 Vôňa a chuť
    • 1.4 Rozpustnosť vo vode
    • 1.5 Rozpustnosť v organických rozpúšťadlách
    • 1.6 Bod rozkladu
    • 1.7 Hustota
    • 1.8 Kyslosť
  • 2 Štruktúra
  • 3 Zhrnutie
  • 4 Čo je to pre (použitie)
    • 4.1 Potraviny
    • 4.2
    • 4.3 Stavebníctvo
    • 4.4 V detergentoch
    • 4.5 Lepidlá
    • 4.6 Vinársky priemysel
    • 4.7 Papierenský priemysel
    • 4.8 Poľnohospodárstvo
    • 4.9 Kozmetika
    • 4.10 Obrazy
    • 4.11 Plasty
    • 4.12 Keramika
    • 4.13 Textilný priemysel
    • 4.14 Farmaceutický priemysel
  • 5 Referencie

Fyzikálne a chemické vlastnosti

vzorec

RnOCH2-COOH

Fyzický vzhľad

Biely prášok. Karboxymetylcelulóza sodná: biele alebo mliečne vláknité častice.

Vôňa a chuť

Nevinní a bezmocní.

Rozpustnosť vo vode

Je rozpustný (20 mg / ml)..

Rozpustnosť v organických rozpúšťadlách

Je nerozpustný v metanole, etanole, dietyléteri, acetóne, chloroforme a tiež v benzéne.

Bod rozkladu

274 ° C.

hustota

0,7 - 0,9 g / cm3.

kyslosť

Je podobná kyseline octovej a jej disociačná konštanta je 5 x 10-5.

štruktúra

Na hornom obrázku je znázornená štruktúra monomérnej jednotky karboxymetylcelulózy. Všimnite si, že H hydroxylových skupín je substituovaných skupinami CH2COOH; okrem skupiny OH v C-3. To znamená, že podľa obrázku nie je polymér úplne nahradený.

CH skupiny2COOH môže byť deprotonovaný a obklopený elektrostatickou príťažlivosťou katiónov Na+: CH2COO-na+. Vďaka nim je karboxymetylcelulóza veľmi rozpustná vo vode, pretože je schopná s ňou vytvárať vodíkové väzby (CH2COOH-OH2). To je hlavná príčina jeho výrazného hydrofilného a hygroskopického charakteru.

Tieto skupiny sú tiež oveľa objemnejšie ako hydroxylová skupina, takže fyzikálno-chemické vlastnosti polyméru sa menia vzhľadom na pôvodnú celulózu. Jeho veľká veľkosť zabraňuje tvorbe vnútorných vodíkových väzieb, to znamená medzi monomérnymi reťazcami, pričom kruhy sú plne vystavené interakciám s vodou..

Čím vyšší je stupeň substitúcie OH skupinou CH2Čím väčší je hydrofilný charakter výslednej celulózy. Mikroskopicky tento rozdiel nemusí byť veľmi zrejmý; ale v makroskopických mierkach by bolo rovnaké, keby bolo možné rozpustiť blok dreva v nádobe s vodou, ak sa takéto substitúcie vyskytli v akte..

syntéza

Na získanie karboxymetylcelulózy z celulózových vlákien sa použije postup Druvacell:

A) Celulózové vlákna sa spracujú izopropanolom a alkáliami, aby sa vytvorilo ich napučanie a ionizácia hydroxylových skupín..

B) Celulózové vlákna z predchádzajúceho spracovania sa ďalej alkalizujú pôsobením NaOH, podľa nasledujúcej reakcie:

RceOH + NaOH => ROHOH + NaOH

C) Celulózové vlákna naviazané na NaOH potom reagujú s chlóracetátom sodným, čím vzniká sodná soľ karboxymetylcelulózy:

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

Spojenie skupiny COO- na vznik karboxymetylcelulózy je rozpustná vo vode a reaktívnejšia.

Čo je to pre (použitie)

Karboxymetylcelulóza má početné použitie a aplikácie vďaka svojmu hydrofilnému charakteru a schopnosti kombinovať sa s mnohými zlúčeninami. Medzi jeho použitia patrí nasledovné.

jedlo

-Používa sa ako zahusťovadlo a stabilizátor potravín. Okrem toho sa používa ako diétna vláknina a emulgátor. Používa sa pri potrasení zmrzlín, krémov a krémov, ako aj pomocných látok pri tvorbe gélov v želé a pudingoch..

-Používa sa ako suspenzný prostriedok v ovocných šťavách a ako ochranný koloid v majonéze. Používa sa aj na pokrytie povrchu ovocia.

-Pretože karboxymetylcelulóza nie je metabolizovaná organizmom, môže ju používať ľudia s nízkou kalorickou diétou.

lekárstvo

-Roztoky karboxymetylcelulózy tvoria gély používané pri operáciách srdca, hrudníka a rohovky.

-Pri operáciách hrudníka sú pľúca zošité a potiahnuté roztokom karboxymetylcelulózy. Aby sa zabránilo úniku vzduchu obsiahnutému v alveolách a vniknutiu tekutín do pľúc.

-V odbore ortopédia sa karboxymetylcelulóza používa pri mazaní kĺbov, najmä v zápästiach, kolenách a bedrách. Roztok polyméru sa vstrekuje do kĺbov, aby sa zabránilo erózii, zápalu a možnej deštrukcii chrupavky.

-Používa sa pri liečbe suchosti a podráždenia očí. Používa sa tiež ako ochranné činidlo, aby sa zabránilo poškodeniu očnej buľvy, ako je to pri umiestnení kontaktných šošoviek..

-Karboxymetylcelulóza sa tiež používa pri liečení zápchy, čo podporuje tvorbu stolice s vhodnou konzistenciou. Používa sa ako preháňadlo.

-Kombinácia karboxymetylcelulózy-heparínu sa používa na prevenciu adhézie počas operácií.

Stavebníctvo

-Pôsobí ako stabilizačné a hydrofilné činidlo vo väčšine cementových prípravkov a stavebných materiálov. Zlepšuje disperziu piesku v cemente, tiež zvyšuje adhézny účinok cementu.

-Používa sa aj ako súčasť lepidiel na čalúnnické papiere.

V detergentoch

Odvetvie priemyslu, ktoré má pravdepodobne najvyššiu spotrebu karboxymetylcelulózy, je pri výrobe mydiel a detergentov. Pôsobí ako inhibičné činidlo, ktoré zabraňuje spojeniu tukov, odstránených z povrchu tkanín s detergentmi.

lepidlá

-Používa sa pri výrobe lepidiel na papier, pretože nezanecháva škvrny, nevypúšťa zápach a je odnímateľný. Vďaka tomu je ideálny pre použitie pri opravách kníh alebo iných materiálov.

-Bol tiež testovaný v zmesiach so škrobom a fenolformaldehydom na prípravu lepidiel, ktoré umožňujú spájanie drevených dosiek.

Vinársky priemysel

Používa sa na zabránenie vyzrážaniu vínnych solí prítomných vo víne.

Papierenský priemysel

-Povlak s karboxymetylcelulózovými preparátmi voskovaných papierov a kartónov znižuje spotrebu voskov. Znižuje tiež spotrebu tlačovej farby, čo vedie k vyšším jasom. Okrem toho má povrch papiera väčšiu mäkkosť a väčšiu odolnosť voči tukom.

-Karboxymetylcelulóza zlepšuje väzbu medzi papierovými vláknami a zlepšuje ich sfarbenie. Používa sa tiež ako pomocné dispergačné činidlo pri extrúzii celulózových buničinových vlákien, čím sa zabraňuje ich flokulácii.

poľnohospodárstva

Karboxymetylcelulóza pôsobí ako dispergačné činidlo pre pesticídy. Okrem toho sa používa ako lepidlo na viazanie insekticídu na povrch listov rastlín. Pri niektorých príležitostiach sa používa ako pomoc pri degradácii niektorých vysoko znečisťujúcich hnojív.

kozmetika

Používa sa ako zahusťovadlo, stabilizátor a filmotvorný prostriedok v krémoch, pleťových vodách, šampónoch a výrobkoch na starostlivosť o vlasy. Okrem toho sa používa pri príprave gélov na čistenie zubov.

obrazy

Používa sa pri výrobe farieb na báze olejov a lakov, pôsobí ako zahusťovadlo a dispergátor pigmentov v kvapalinách..

plastický

Používa sa na zvýšenie viskozity latexu.

keramika

Používa sa na spájanie porcelánu, pretože roztoky karboxymetylcelulózy vznikajú pri pečení niekoľkých popolčekov.

Textilný priemysel

-Používa sa v surovej forme, aby sa zabránilo deformácii tkanín. V práčovniach sa používa karboxymetylcelulóza v kombinácii so škrobom. Používa sa aj na konečnú úpravu tkanín. Počas výroby sú tkaniny impregnované karboxymetylcelulózou a potom spracované kyselinou a teplom.

-Používa sa pri potlači tkanín, pričom spolupracuje ako zahusťovadlo textilných farieb a lakov.

Farmaceutický priemysel

-Karboxymetylcelulóza sa používa pri poťahovaní tabliet liečiv. Polymér je nerozpustný v kyslých podmienkach žalúdka, ale rozpustný v tenkom čreve, kde sú terapeutické činidlá absorbované..

-Používa sa tiež ako gél, nosiče liekov vo forme mastí. Okrem toho sa používa ako stabilizačné činidlo v suspenziách a emulziách. Používa sa ako bioadhezívum v tabletách, ktoré sa viažu na telesný hlien.

referencie

  1. Sidley Chemical. (2018). Vlastnosti sodnej soli karboxymetylcelulózy. Zdroj: celuléz.sk
  2. Wikipedia. (2018). Karboxymethylcelulóza. Zdroj: en.wikipedia.org
  3. QuimiNet. (11. októbra 2006). Rôzne aplikácie karboxymetylcelulózy. Zdroj: quiminet.com
  4. Gamboni J. & Col. (N. D.). Optimalizácia procesu karboxymetylácie celulózy z bagasse z cukrovej trstiny. [PDF]. Zdroj: aaiq.org.ar
  5. Kombinácia karboxymetylelulóza-heparín na prevenciu chirurgických adhézií. (2017) The Journal of surgical research 213: 222-233.