يستخدم كربوكسي ميثيل سليلوز الصوديوم على نطاق واسع في الصناعة والأدوية وإنتاج الأغذية. يتكون هذا المركب على أساس الخشب وهو مادة خاملة بيولوجيًا ، أي أنه لا يشارك في العمليات الفسيولوجية. نظرًا للخصائص الخاصة للحلول مع هذا المكون ، فمن الممكن تنظيم لزوجة المواد والمعلمات التقنية الأخرى.
الوصف
كربوكسي ميثيل سلولوز الصوديوم (CMC) هو ملح الصوديوم لحمض السليلوز الجليكوليك. الاسم الكيميائي للمركب وفقًا لتسمية IUPAC: poly-1 ، 4-β-O-carboxymethyl-D-pyranosyl-D-glycopyranose sodium.
الصيغة التجريبية لتقنية كربوكسي ميثيل سلولوز الصوديوم: [C6H7 O2(OH)3-x (OCH2COONa)x ] . في هذا التعبير ، x هي درجة الاستبدال لمجموعات CH2-COOH ، و n هي درجة البلمرة.
تظهر الصيغة الهيكلية في الشكل أدناه.
خصائص
في المظهر ، السليلوز التقني كربوكسي ميثيل الصوديوم عبارة عن مادة ليفية مساحيق دقيقة الحبيبات أو عديمة الرائحة بكثافة كبيرة من 400-800 كجم / م3.
Na-CMC لها الخصائص التالية:
-
الوزن الجزيئي للمركب - [236] ؛
- يذوب بسرعة في كل من الماء الساخن والبارد ، غير قابل للذوبان في الزيوت المعدنية والسوائل العضوية ؛
- تشكل أغشية مقاومة للزيوت والشحوم والمذيبات العضوية ؛
- يزيد من لزوجة المحاليل ويجعلها متغيرة الانسيابية - مع زيادة الحركة الميكانيكية ، يحدث انخفاض في مقاومة التدفق ؛
- تمتص بخار الماء من الهواء جيدًا ، لذلك يجب تخزين المادة في غرف جافة (تحت الظروف العادية تحتوي على 9-11٪ رطوبة) ؛
- المركب غير سام وغير قابل للانفجار ، ولكن يمكن أن يشتعل في حالة الغبار (درجة حرارة الاشتعال الذاتي +212 درجة مئوية) ؛
- يعرض خصائص بولي إلكتروليت أنيوني في المحاليل.
عندما تتغير درجة الحرارة ، تختلف لزوجة المختبر من كربوكسي ميثيل السليلوز في المحاليل اختلافًا كبيرًا. وهذه من أهم خصائص هذا المركب والتي تحدد نطاق تطبيقه. توفر درجة عالية من البلمرة لزوجة عالية والعكس صحيح. عند درجة الحموضة <6 أو أكبر من 9 ، تنخفض مقاومة التدفقينخفض بشكل ملحوظ. لذلك ، ينصح باستخدام هذا الملح في البيئات المحايدة والقلوية قليلاً. تغيرات اللزوجة في ظل الظروف العادية قابلة للعكس.
يحتوي كربوكسي ميثيل سلولوز الصوديوم أيضًا على توافق كيميائي مع العديد من المواد الأخرى (النشا ، الجيلاتين ، الجلسرين ، الراتنجات القابلة للذوبان في الماء ، اللاتكس). عند تسخينه إلى درجات حرارة أعلى من 200 درجة مئوية ، يتحلل الملح إلى كربونات الصوديوم.
العامل الرئيسي الذي يؤثر على خصائص هذا المركب هو درجة البلمرة. الذوبان والاستقرار والخصائص الميكانيكية واسترطابية تعتمد على الوزن الجزيئي. يتم إنتاج المادة في سبع درجات حسب درجة البلمرة ودرجتين حسب محتوى المادة الرئيسية.
تلقي
تم تصنيع سليلوز كربوكسي ميثيل الصوديوم تجاريًا منذ عام 1946. يمثل إنتاج CMC الآن ما لا يقل عن 47 ٪ من إجمالي إيثرات السليلوز.
المادة الخام الرئيسية لتركيب هذا المركب هي السليلوز الخشبي ، وهو البوليمر العضوي الأكثر شيوعًا. مزاياه السعر المنخفض ، التحلل البيولوجي ، قلة السمية وسهولة تكنولوجيا المعالجة.
يتم الحصول على سليلوز كربوكسي ميثيل الصوديوم عن طريق تفاعل السليلوز القلوي مع C₂H₃ClO₂ (حمض أحادي كلورو الخليك) أو ملح الصوديوم الخاص به. في السنوات الأخيرة ، كان العمل جاريًا لإيجاد مصادر جديدة لاستخراج المواد الخام (الكتان والقش والحبوب والجوت والسيزال وغيرها) ، حيث يتزايد الطلب على هذه المادة باستمرار. يستخدم الغسل لتحسين جودة المادة.الملح الجاهز من الشوائب ، ينشط السليلوز أو يعمل عليه بإشعاع الميكروويف.
الصوديوم كربوكسي ميثيل السليلوز: التطبيقات الصناعية
نظرًا لخصائصها الخاصة ، يتم استخدام CMC للأغراض التالية:
- تثخين تركيبات مختلفة ، جلتنة ؛
- ربط الجسيمات الدقيقة في أغشية الطلاء (تشكيل فيلم) ؛
- استخدام كعامل الاحتفاظ بالماء ؛
- تثبيت الخواص الفيزيائية والكيميائية ؛
- زيادة لزوجة المحاليل لتوزيع مكوناتها بالتساوي ؛
- تعديل الريولوجيا ؛
- منع تجلط الدم (التصاق الجسيمات العالقة).
أحد أكبر مستخدمي سليلوز كربوكسي ميثيل الصوديوم هو صناعة النفط والغاز ، حيث يستخدم المركب لتحسين أداء سوائل الحفر.
كما تستخدم المادة في تصنيع المنتجات التقنية التالية:
- منظفات
- طباعة المنتجات ؛
- هاون لأعمال التشطيب الإنشائي ؛
- مواد لاصقة ، مواد تحجيم ؛
- خلطات جافة ، أسمنت (لمنع التشقق) ؛
- مواد الطلاء
- تزييت-المبردات ؛
- متوسط لتصلب القضبان ؛
- طلاء اقطاب اللحام وغيرها
يستخدم كربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم لتثبيت الرغوة في مكافحة الحرائق ، وصناعة الأغذية ، وصناعة العطور والسيراميك. يقدر الفنيون أن هذا المركب يستخدم في أكثر من 200 مجال من مجالات الهندسة والطب.
الطلاءات الواقية
أحد الاتجاهات الواعدة هو إدخال الجسيمات النانوية المركبة من معلقات CMC كمضافات مثبتة في الطلاءات المقاومة للتآكل. يتيح لك ذلك تغيير بنية البوليمرات ، وزيادة الالتصاق بالمادة الأساسية ، وتحسين الخواص الفيزيائية والميكانيكية للطلاء دون زيادة كبيرة في تكلفة التركيب. تشكل الجسيمات النانوية عناقيد دقيقة ، مما يجعل من الممكن الحصول على مركبات ذات خصائص تقنية قيمة.
ميزة هذا الملحق هي أنه صديق للبيئة وقابل للتحلل. لا يتطلب إنتاجه استخدام مذيبات عضوية ، وبالتالي تقل مخاطر تلوث المياه العادمة والجو ، ولا داعي لاستخدام معدات متخصصة ونطاق درجات حرارة عالية.
مكمل غذائي
يستخدم كربوكسي ميثيل سلولوز الصوديوم كمادة مضافة للغذاء (E-466) بتركيز لا يزيد عن 8 جم / كجم. تؤدي المادة وظائف عديدة في المنتجات:
- سماكة ؛
- خصائص استقرار ؛
- عقدالرطوبة ؛
- تمديد مدة الصلاحية ؛
- الحفاظ على الألياف الغذائية بعد إذابة الجليد.
في أغلب الأحيان يضاف هذا المركب إلى الوجبات السريعة والآيس كريم والحلويات والمربى والجيلي والجبن المطبوخ والسمن والزبادي والأسماك المعلبة.
الطب و التجميل
في صناعة المستحضرات الصيدلانية ، يستخدم الصوديوم كربوكسي ميثيل السليلوز في مجموعات الأدوية مثل:
- قطرات للعين ، محاليل للحقن - لإطالة التأثير العلاجي ؛
- قذائف الكمبيوتر اللوحي - لتنظيم إطلاق المادة الفعالة ؛
- المستحلبات والمواد الهلامية والمراهم - لتثبيت المواد التكوينية ؛
- مضادات الحموضة - كمكونات للتبادل الأيوني ومكونات معقدة.
في إنتاج مستحضرات التجميل والنظافة ، يستخدم هذا المركب كجزء من معاجين الأسنان ، والشامبو ، وجل الحلاقة والاستحمام ، والكريمات. وتتمثل الوظيفة الرئيسية في تثبيت الخصائص وتحسين الملمس.
التأثير على البشر والحيوانات
كربوكسي ميثيل سلولوز الصوديوم مضاد للحساسية ، غير نشط بيولوجيًا ، ليس له تأثير مسرطن ولا يضعف الوظيفة الإنجابية للكائنات الحية. لا يؤدي استخدام المضافات الغذائية بتركيز آمن إلى عواقب سلبية. قد يتسبب غبار المركب في حدوث تهيج إذا دخل العين والجهاز التنفسي العلوي (MACالهباء الجوي هو 10 ملغ / م3).
الأفلام التي تحتوي على ملح الصوديوم تطلق المادة الفعالة في البيئة القلوية للأمعاء. يفرز المركب من جسم الإنسان والحيوان دون تغيير. في المسطحات المائية للأغراض الاقتصادية ، تنتمي المادة إلى فئة الخطر الثالثة (متوسطة الخطورة). MPC في هذه الحالة هو 2 مجم / لتر.
