Karboksimetilcelulozes īpašības, struktūra, sintēze, izmantošana



The karboksimetilceluloze ir savienojums, kas iegūts no celulozes, glikozes polimērs. Tā saņem arī celulozes gumijas vai karmelozes nosaukumus. Tas var būt nātrija sāls formā.

Karboksimetilceluloze ir higroskopiska un ūdenī šķīst, atšķirībā no celulozes, kas nešķīst ūdenī. Tā ir nomainījusi dažas grupas -CH2OH no glikozes molekulām, kas veido celulozi grupās -CH2OCH2COOH. Šī aizstāšana dod jonu īpašības tās struktūrai.

Bet kas ir celuloze? Tā ir biopolimērs, kas veidojas tikai no β-glikozes molekulām, kas saistītas ar β-1,4-o-glikozīdu saitēm. Celulozei ir formula (C6H10O5)n ar minimālo vērtību 2000 par n. Polimērs var būt ar lineāru vai šķiedru struktūru, kas ir galvenā dārzeņu šūnu sienas sastāvdaļa.

Tā kompakta struktūra ir ūdens necaurlaidīga, tāpēc tajā tā nešķīst. Neskatoties uz to, ka celulozi veido glikoze, dzīvnieki to nevar izmantot, jo tiem nav celulāzes fermenta, lai izjauktu β1,4-glikozīdu saites..

Ar celulozi saistītā karboksimetilgrupa nodrošina karboksimetilcelulozes virsmu ar negatīviem lādiņiem. Šie lādiņi ļauj to izmantot jonu apmaiņas hromatogrāfijas tehnikā, kas darbojas kā katjonu apmaiņa, ko izmanto proteīnu attīrīšanā.

Hidrofīlo īpašību dēļ karboksimetilcelulozi izmanto acu sausuma ārstēšanā. Tāpat, pateicoties šim īpašumam, tas ir izmantots šāda veida autiņbiksīšu un sanitāro izstrādājumu ražošanā. Šie pieteikumi kalpo kā piemērs milzīgajam izmantojuma un / vai lietojumprogrammu sarakstam, kas ir šim savienojumam.

Indekss

  • 1 Fizikālās un ķīmiskās īpašības
    • 1.1. Formula
    • 1.2 Fiziskais izskats
    • 1.3 Smarža un garša
    • 1.4 Šķīdība ūdenī
    • 1.5 Šķīdība organiskos šķīdinātājos
    • 1.6 Sadalīšanās punkts
    • 1.7 Blīvums
    • 1.8. Skābums
  • 2 Struktūra
  • 3 Kopsavilkums
  • 4 Kas tas ir (izmanto)
    • 4.1 Pārtika
    • 4.2 Medicīna
    • 4.3. Būvniecības nozare
    • 4.4 Mazgāšanas līdzekļos
    • 4.5 Līmes
    • 4.6 Vīna nozare
    • 4.7. Papīra rūpniecība
    • 4.8 Lauksaimniecība
    • 4.9. Kosmētika
    • 4.10 Gleznas
    • 4.11 Plastmasas
    • 4.12 Keramika
    • 4.13 Tekstilrūpniecība
    • 4.14 Farmācijas rūpniecība
  • 5 Atsauces

Fizikālās un ķīmiskās īpašības

Formula

RNOCH2-COOH

Fiziskais izskats

Balts pulveris. Nātrija karboksimetilceluloze: baltas vai piena šķiedras daļiņas.

Smarža un garša

Nevainīgs un nežēlīgs.

Šķīdība ūdenī

Tas ir šķīstošs (20 mg / ml)..

Šķīdība organiskos šķīdinātājos

Tas nešķīst metanolā, etanolā, dietilēterī, acetonā, hloroformā un arī benzolā.

Sadalīšanās punkts

274 ° C.

Blīvums

0,7 - 0,9 g / cm3.

Skābums

Tas ir līdzīgs etiķskābei un disociācijas konstante ir 5 x 10-5.

Struktūra

Augšējā attēlā ir parādīta karboksimetilcelulozes monomēra vienības struktūra. Ņemiet vērā, ka hidroksilgrupu H ir aizvietotas ar CH grupām2COOH; izņemot OH grupas C-3 grupā. Tas ir, saskaņā ar attēlu polimērs nav pilnībā aizvietots.

CH grupas2COOH var deprotonēt un to ieskauj elektrostatiskā Na katjonu piesaiste+: CH2COO-Na+. Pateicoties tiem, karboksimetilceluloze ūdenī ir ļoti labi šķīstoša, jo ar to spēj veidot ūdeņraža saites (CH2COOH-OH2). Tas ir galvenais iemesls tā iezīmētajam hidrofilajam un higroskopiskajam raksturam.

Arī šīs grupas ir daudz apjomīgākas nekā hidroksilgrupa, tā ka polimēra fizikāli ķīmiskās īpašības mainās attiecībā pret sākotnējo celulozi. Tā lielais izmērs novērš iekšējo ūdeņraža saišu veidošanos, tas ir, starp monomēru ķēdēm, atstājot gredzenus pilnībā pakļautus mijiedarbībai ar ūdeni..

Tāpēc, jo lielāks ir OH aizstāšanas līmenis ar CH2COOH, jo lielāks ir iegūtās celulozes hidrofilais raksturs. Mikroskopiski šī atšķirība var nebūt ļoti acīmredzama; bet makroskopiskos svaros tas būtu vienāds ar spēju izšķīdināt koka bloku tvertnē ar ūdeni, ja šādas izmaiņas notiktu aktā.

Sintēze

Lai iegūtu karboksimetilcelulozi no celulozes šķiedrām, ievēro Druvacell procedūru.

A) Celulozes šķiedras apstrādā ar izopropanolu un sārmiem, lai iegūtu to pietūkumu un hidroksilgrupu jonizāciju..

B) Iepriekšējās apstrādes celulozes šķiedras tālāk sārmaina, apstrādājot ar NaOH, saskaņā ar šādu reakciju:

RceOH + NaOH => RceOH ∙ NaOH

C) Pēc NaOH piesaistītās celulozes šķiedras reaģē ar nātrija hloracetātu, tādējādi radot nātrija karboksimetilcelulozi:

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

COO grupas savienība- celulozei, lai iegūtu karboksimetilcelulozi, padara to šķīstošu ūdenī un reaktīvāku.

Kas tas ir (izmanto)

Karboksimetilcelulozei piemīt daudz pielietojumu un pielietojumu, ņemot vērā tā hidrofilo raksturu un spēju to kombinēt ar daudziem savienojumiem. Starp tās lietojumiem ir šādi.

Pārtika

-To lieto kā biezinātāju un pārtikas stabilizatoru. Turklāt to izmanto kā diētisko šķiedru un emulgatoru. To lieto saldējumu, krēmu un krēmu kratīšanā, kā arī palīglīdzekļu veidošanā želejās želejā un pudiņos..

-To izmanto kā suspensijas līdzekli augļu sulās un kā aizsargkoloidu majonēzi. To izmanto arī, lai segtu augļu virsmu.

-Tā kā karboksimetilceluloze organismā netiek metabolizēta, to var lietot cilvēki ar zemu kaloriju diētu..

Medicīna

-Karboksimetilcelulozes šķīdumi veido želejas, ko izmanto sirds, krūšu kurvja un radzenes operācijās.

-Krūškurvja darbībā plaušas tiek skavotas un pārklātas ar karboksimetilcelulozes šķīdumu. Tas ir nepieciešams, lai izvairītos no gaisa noplūdēm, kas atrodas alveolos, un šķidrumu iekļūšanu plaušās.

-Ortopēdijas nozarē karboksimetilcelulozi izmanto locītavu eļļošanai, jo īpaši plaukstas, ceļgalos un gurnos. Polimēra šķīdums tiek injicēts locītavās, lai novērstu eroziju, iekaisumu un iespējamu skrimšļa iznīcināšanu.

-To lieto, lai ārstētu acu sausumu un kairinājumu. To izmanto arī kā aizsarglīdzekli, lai novērstu acs ābola bojājumus, kas var rasties, ievietojot kontaktlēcas..

-Karboksimetilcelulozi izmanto arī aizcietējumu ārstēšanā, veicinot izkārnījumu veidošanos ar atbilstošu konsistenci. To lieto kā caureju.

-Operāciju laikā adhēzijas profilaksei tika izmantota karboksimetilcelulozes-heparīna kombinācija.

Būvniecības nozare

-Tā darbojas kā stabilizējošs un hidrofils līdzeklis vairumā cementa preparātu un būvmateriālu. Uzlabo smilšu dispersiju cementā, palielina arī cementa līmes iedarbību.

-To izmanto arī kā daļu no apdares papīra līmēm.

Mazgāšanas līdzekļos

Rūpniecības nozare, kurai, iespējams, ir vislielākais karboksimetilcelulozes patēriņš, ir ziepju un mazgāšanas līdzekļu ražošana. Tas darbojas kā inhibējošs līdzeklis, kas novērš tauku, kas no mazgāšanas līdzekļiem izņemti no auduma virsmas, pievienošanos tiem.

Līmes

-To lieto papīra līmju ražošanā, jo tas nenosmērē, neizdala smaku un ir noņemams. Tas padara to ideāli piemērotu grāmatu vai citu materiālu remontam.

-Tā ir pārbaudīta arī maisījumos ar cieti un fenola formaldehīdu, lai pagatavotu līmes, kas ļauj savienot koka loksnes..

Vīna nozare

To lieto, lai izvairītos no vīnskābes sāļu nokriššanās vīnā.

Papīra rūpniecība

-Pārklājums ar vaska papīru un kartona kārbām ar karboksimetilcelulozes preparātiem samazina vasku patēriņu. Tas arī samazina drukas tintes patēriņu, kā rezultātā virsmas ar lielāku spilgtumu. Turklāt papīra virsmai ir lielāks mīkstums un lielāka pretestība pret taukiem.

-Karboksimetilceluloze uzlabo saikni starp papīra šķiedrām, uzlabojot to krāsu. To izmanto arī kā palīgdisperģējošo vielu celulozes celulozes šķiedru ekstrūzijā, novēršot to flokulāciju.

Lauksaimniecība

Karboksimetilceluloze darbojas kā pesticīdu izkliedētājs. Turklāt to izmanto kā līmi, lai saistītu insekticīdu ar augu lapu virsmu. Dažos gadījumos to izmanto kā atbalstu dažu ļoti piesārņojošu mēslošanas līdzekļu degradācijai.

Kosmētika

To izmanto kā biezinātāju, stabilizatoru un plēves veidotāju krēmos, losjonos, šampūnos un matu kopšanas līdzekļos. Turklāt to izmanto zobu pagatavošanai zobu tīrīšanai.

Gleznas

To izmanto eļļu un laku krāsām, kas darbojas kā sabiezēšanas līdzeklis un pigmentu disperģējošs līdzeklis šķidrumos..

Plastmasas

To lieto lateksa viskozitātes palielināšanai.

Keramika

To lieto porcelāna gabalu savienošanai, jo karboksimetilcelulozes šķīdumi rodas, cepot dažus pelnus..

Tekstilrūpniecība

-To izmanto neapstrādātā veidā, lai izvairītos no audumu deformācijas. Veļas mazgātavās izmanto karboksimetilcelulozi kombinācijā ar cieti. To izmanto arī audumu apdarei. Ražošanas laikā audumi tiek piesūcināti ar karboksimetilcelulozi un pēc tam apstrādāti ar skābi un karstumu.

-To izmanto audumu drukāšanā, sadarbojoties kā tekstilmateriālu krāsu un laku biezinātāju.

Farmācijas rūpniecība

-Karboksimetilcelulozi izmanto zāļu tablešu pārklāšanai. Polimērs ir nešķīstošs kuņģa skābes apstākļos, bet šķīst zarnās, kur terapeitiskie līdzekļi tiek absorbēti..

-To izmanto arī kā želeju veidotājus, zāļu nesējus ziedes veidā. Turklāt to lieto kā stabilizējošu līdzekli suspensijās un emulsijās. To lieto kā bioadhezīvu tabletēs, kas saistās ar ķermeņa gļotām.

Atsauces

  1. Sidley Chemical. (2018). Nātrija karboksimetilcelulozes īpašības. Saturs iegūts no: celluloseether.com
  2. Vikipēdija. (2018). Karboksimetilceluloze. Saturs iegūts no: en.wikipedia.org
  3. QuimiNet. (2006. gada 11. oktobris). Karboksimetilcelulozes dažādie pielietojumi. Saturs iegūts no: quiminet.com
  4. Gamboni J. & col. (s.f.). Celulozes karboksimetilēšanas procesa optimizācija no cukurniedru mīkstuma. [PDF] Saturs iegūts no: aaiq.org.ar
  5. Karboksimetilellulozes-heparīna kombinācija ķirurģisko adhēziju novēršanai. (2017) Žurnāls "Ķirurģiskā pētniecība" 213: 222-233.