Характеристики карбоксиметилцеллюлозы, структура, синтез, применение

карбоксиметилцеллюлоза представляет собой соединение, полученное из целлюлозы, полимера глюкозы. Он также получает названия целлюлозной камеди или кармеллозы. Может быть в форме натриевой соли.

Карбоксиметилцеллюлоза гигроскопична и растворима в воде, в отличие от целлюлозы, которая нерастворима в воде. Он заменил некоторые группы -CH₂ОН молекул глюкозы, которые образуют целлюлозу группами -СН₂ОСН₂COOH. Эта замена придает ионные свойства его структуре.

Но что такое целлюлоза? Это биополимер, образованный исключительно из молекул β-глюкозы, связанных β-1,4-o-глюкозидными связями. Целлюлоза имеет формулу (С₆H₁₀О₅)_N с минимальным значением 2000 для n. Полимер может иметь линейную или волокнистую структуру, являясь основным компонентом клеточной стенки овощей.

Его компактная структура непроницаема для воды и, следовательно, она не растворяется в нем. Несмотря на то, что целлюлоза образована глюкозой, она не может быть использована животными, так как им не хватает целлюлазного фермента для разрыва β1,4-глюкозидных связей..

Карбоксиметильная группа, связанная с целлюлозой, дает карбоксиметилцеллюлозе поверхность с отрицательными зарядами. Эти заряды позволяют использовать их в технике ионообменной хроматографии, функционирующей в качестве катионита, используемого при очистке белков..

Благодаря своему гидрофильному свойству карбоксиметилцеллюлоза используется для лечения сухости глаз. Кроме того, благодаря этому свойству, он был использован при изготовлении подгузников и гигиенических изделий этого типа. Эти приложения служат примером огромного списка применений и / или приложений, которые имеет это соединение.

индекс

• 1 Физико-химические характеристики
  • 1.1 Формула
  • 1.2 Внешность
  • 1.3 Запах и вкус
  • 1.4 Растворимость в воде
  • 1.5 Растворимость в органических растворителях
  • 1.6 Точка разложения
  • 1.7 Плотность
  • 1.8 Кислотность
• 2 Структура
• 3 Резюме
• 4 Для чего это (использует)
  • 4.1 Еда
  • 4.2 Медицина
  • 4.3 Строительная индустрия
  • 4.4 В моющих средствах
  • 4.5 Клеи
  • 4.6 Винодельческая промышленность
  • 4.7 Бумажная промышленность
  • 4.8 Сельское хозяйство
  • 4.9 Косметика
  • 4.10 Картины
  • 4.11 Пластмассы
  • 4.12 Керамика
  • 4.13 Текстильная промышленность
  • 4.14 Фармацевтическая промышленность
• 5 ссылок

Физико-химические характеристики

формула

RnOCH₂-COOH

Внешний вид

Белый порошок. Натрия карбоксиметилцеллюлоза: белые или молочные волокнистые частицы.

Запах и вкус

Невинный и безвкусный.

Растворимость в воде

Растворим (20 мг / мл).

Растворимость в органических растворителях

Нерастворим в метаноле, этаноле, диэтиловом эфире, ацетоне, хлороформе, а также в бензоле..

Точка разложения

274 ° С.

плотность

0,7 - 0,9 г / см³.

кислотность

Это похоже на уксусную кислоту и ее константа диссоциации составляет 5 х 10^-5.

структура

На верхнем изображении показана структура мономерного звена карбоксиметилцеллюлозы. Обратите внимание, что H гидроксильных групп замещены группами CH₂COOH; за исключением того, что группы ОН в С-3. То есть, согласно изображению, полимер не полностью заменен.

CH группы₂COOH может быть депротонирован и окружен электростатическим притяжением катионов Na⁺: CH₂COO^-не доступно⁺. Именно благодаря им карбоксиметилцеллюлоза очень хорошо растворяется в воде, поскольку она способна образовывать с ней водородные связи (СН₂СООН-ОН₂). Это является основной причиной его выраженного гидрофильного и гигроскопического характера..

Кроме того, эти группы являются гораздо более объемными, чем гидроксил, так что физико-химические свойства полимера изменяются по отношению к исходной целлюлозе. Его большой размер предотвращает образование внутренних водородных связей, то есть между цепями мономера, оставляя кольца полностью открытыми для взаимодействия с водой.

Следовательно, чем больше степень замещения ОН на СН₂COOH, тем больше гидрофильный характер получаемой целлюлозы. Микроскопически эта разница может быть не очень очевидной; но в макроскопических масштабах это было бы равносильно возможности растворить кусок дерева в контейнере с водой, если такие замены произошли в акте.

синтез

Для получения карбоксиметилцеллюлозы из целлюлозных волокон используется процедура Druvacell:

А) Волокна целлюлозы обрабатывают изопропанолом и щелочами, чтобы вызвать их набухание и ионизацию гидроксильных групп..

Б) Целлюлозные волокна предыдущей обработки дополнительно подщелачивают путем обработки NaOH в соответствии со следующей реакцией:

RceOH + NaOH => RceOH ∙ NaOH

C) Целлюлозные волокна, связанные с NaOH, затем вступают в реакцию с хлорацетатом натрия, в результате чего получается карбоксиметилцеллюлоза натрия:

RceOH ∙ NaOH + ClCH₂COO^-Na => RceOCH₂COO^-не доступно⁺    +    NaCl + H₂О

Союз группы COO^- к целлюлозе, чтобы создать карбоксиметилцеллюлозу делает его растворимым в воде и более реактивным.

Для чего это (использует)

Карбоксиметилцеллюлоза имеет множество применений и применений благодаря ее гидрофильному характеру и ее способности комбинироваться с многочисленными соединениями. Среди его использования следующие.

питание

-Используется в качестве загустителя и стабилизатора пищи. Кроме того, он используется в качестве пищевой клетчатки и эмульгатора. Используется при встряхивании мороженого, кремов и кремов, а также в качестве вспомогательного средства при образовании гелей в желе и пудингах..

-Он используется в качестве суспендирующего агента в фруктовых соках и в качестве защитного коллоида в майонезе. Он также используется для покрытия поверхности фруктов.

-Поскольку карбоксиметилцеллюлоза не метаболизируется организмом, она может использоваться людьми на низкокалорийной диете.

медицина

-Растворы карбоксиметилцеллюлозы образуют гели, используемые при операциях на сердце, грудной клетке и роговице.

-При операциях на грудной клетке легкие сшиваются и покрываются раствором карбоксиметилцеллюлозы. Это для того, чтобы избежать утечек воздуха, содержащихся в альвеолах, и попадания жидкости в легкие..

-В области ортопедии карбоксиметилцеллюлоза используется для смазывания суставов, особенно в запястьях, коленях и бедрах. Раствор полимера вводят в суставы для предотвращения эрозии, воспаления и возможного разрушения хряща..

-Используется при лечении сухости и раздражения глаз. Он также используется в качестве защитного средства для предотвращения повреждения глазного яблока, которое может возникнуть при размещении контактных линз..

-Карбоксиметилцеллюлоза также используется при лечении запоров, способствуя образованию стула с соответствующей консистенцией. Используется как слабительное.

-Комбинация карбоксиметилцеллюлоза-гепарин была использована для предотвращения адгезии во время операций.

Строительная индустрия

-Он действует как стабилизирующий и гидрофильный агент в большинстве цементных препаратов и строительных материалов. Улучшает диспергирование песка в цементе, также увеличивает адгезионное действие цемента.

-Он также используется как часть клеев обивочной бумаги..

В моющих средствах

Отрасль промышленности, которая, возможно, имеет наибольшее потребление карбоксиметилцеллюлозы, находится в производстве мыла и моющих средств. Он действует как ингибирующий агент, препятствующий соединению жиров, удаленных с поверхности тканей моющими средствами..

клеи

-Он используется в производстве клеев для бумаги, так как он не оставляет пятен, не выделяет запах и является съемным. Это делает его идеальным для использования при ремонте книг или других материалов.

-Он также был испытан в смесях с крахмалом и фенолформальдегидом для приготовления клеев, которые позволяют соединять деревянные листы.

Винодельческая промышленность

Это используется, чтобы избежать осаждения винных солей, присутствующих в вине.

Бумажная промышленность

-Покрытие карбоксиметилцеллюлозными препаратами вощеной бумаги и картона снижает расход воска. Это также снижает потребление печатной краски, в результате чего поверхности с более высокой яркостью. Кроме того, поверхность бумаги обладает большей мягкостью и большей устойчивостью к жирам.

-Карбоксиметилцеллюлоза улучшает связь между бумажными волокнами, улучшая их окраску. Он также используется в качестве вспомогательного диспергатора при экструзии волокон целлюлозной массы, предотвращая их флокуляцию..

сельское хозяйство

Карбоксиметилцеллюлоза действует как диспергирующий агент для пестицидов. Кроме того, он используется в качестве клея для связывания инсектицида с поверхностью листьев растений. В некоторых случаях он используется в качестве помощи в деградации некоторых сильно загрязняющих удобрений.

косметика

Он используется в качестве загустителя, стабилизатора и пленкообразователя в кремах, лосьонах, шампунях и средствах по уходу за волосами. Кроме того, он используется при приготовлении гелей для чистки зубов..

картины

Используется при производстве красок на основе масел и лаков, выступая в качестве загустителя и диспергатора пигментов в жидкостях..

пластик

Используется для увеличения вязкости латекса.

керамика

Он используется для соединения кусочков фарфора, поскольку растворы карбоксиметилцеллюлозы образуются при выпечке небольшого количества золы..

Текстильная промышленность

-Он используется в сыром виде, чтобы избежать деформации тканей. Карбоксиметилцеллюлоза в сочетании с крахмалом используется в прачечных. Он также используется в отделке тканей. Во время изготовления ткани пропитывают карбоксиметилцеллюлозой, а затем обрабатывают кислотой и теплом..

-Используется при печати тканей, сотрудничая в качестве загустителя текстильных лакокрасочных материалов..

Фармацевтическая промышленность

-Карбоксиметилцеллюлоза используется в покрытиях таблеток препарата. Полимер нерастворим в кислой среде желудка, но растворим в тонкой кишке, где терапевтические агенты абсорбируются.

-Он также используется в качестве гелеобразователей, носителей лекарств в виде мазей. Кроме того, он используется в качестве стабилизирующего агента в суспензиях и эмульсиях. Он используется в качестве биоадгезива в таблетках, которые связывают слизь тела.

ссылки

1. Сидли Кемикал. (2018). Свойства натрий-карбоксиметилцеллюлозы. Получено с: celluloseether.com
2. Wikipedia. (2018). Карбоксиметилцеллюлоза. Получено с: en.wikipedia.org
3. QuimiNet. (11 октября 2006 г.) Различные применения карбоксиметилцеллюлозы. Получено с: quiminet.com
4. Gamboni J. & col. (Н.Д.). Оптимизация процесса карбоксиметилирования целлюлозы из жома сахарного тростника. [PDF]. Получено с: aaiq.org.ar
5. Комбинация карбоксиметилцеллюлоза-гепарин для профилактики хирургических спаек. (2017) Журнал хирургических исследований 213: 222-233.