KARBOKSIMETILCELULOZA: LASTNOSTI, STRUKTURA, SINTEZA, UPORABE - KEMIJA - 2025

Karboksimetil celuloza je spojina, izvedena iz celuloze, polimer glukoze. Prejema tudi imena celuloze ali karmeloznega gumija. Lahko je v obliki natrijeve soli.

Karboksimetilceluloza je higroskopska in topna v vodi, za razliko od celuloze, ki je v vodi netopna. Nekatere CH ₂ OH skupin iz glukoze molekul, ki tvorijo celulozo so substituirani s -CH ₂ OCH ₂ COOH skupine. Ta substitucija daje ionske lastnosti svoji strukturi.

Vir: avtor LHcheM, iz Wikimedia Commons

Toda kaj je celuloza? Je biopolimer, sestavljen izključno iz molekul β-glukoze, ki jih povezujejo β-1,4-o-glukozidne vezi. Celuloza ima formulo (C ₆ H ₁₀ O ₅ ) _n z najmanjšo vrednostjo 2000 za n. Polimer ima lahko linearno ali vlaknasto strukturo, ki je glavna sestavina rastlinske celične stene.

Njegova kompaktna struktura je voda nepropustna in zato v njej netopna. Kljub temu, da je sestavljena iz glukoze, živali celuloze ne morejo uporabljati, saj jim primanjkuje encima celuloze, da bi razgradil β1,4-glukozidne vezi.

Karboksimetilna skupina, vezana na celulozo, daje karboksimetilcelulozi negativno nabito površino. Ti naboji omogočajo njegovo uporabo v tehniki ionske izmenjevalne kromatografije, ki deluje kot kationski izmenjevalec, ki se uporablja pri čiščenju beljakovin.

Karboksimetilceluloza se zaradi svoje hidrofilne lastnosti uporablja pri zdravljenju suhih oči. Prav tako se zaradi te lastnosti uporablja pri izdelavi plenic in sanitarnih izdelkov te vrste. Te aplikacije služijo kot primer ogromnega seznama uporab in / ali aplikacij, ki jih ima ta spojina.

Fizikalne in kemijske lastnosti

Formula

RnOCH ₂ -COOH

Fizični videz

Beli prah. Natrijeva karboksimetil celuloza: beli ali mlečno vlaknati delci.

Vonj in okus

Brez vonja in okusa.

Topnost v vodi

Topen je (20 mg / ml).

Topnost v organskih topilih

Netopen je v metanolu, etanolu, dietil etru, acetonu, kloroformu in tudi v benzenu.

Točka razpadanja

274 ° C.

Gostota

0,7 - 0,9 g / cm ³ .

Kislost

Podobna je ocetni kislini in njena konstanta disociacije je 5 x 10 ^-5 .

Struktura

Vir: Elrond, iz Wikimedia Commons

Zgornja slika prikazuje strukturo monomerne enote karboksimetilceluloze. Upoštevajte, da se H hidroksilnih skupin substituiran z CH ₂ COOH skupin ; Razen skupine OH na C-3. To pomeni, da glede na sliko polimer ni popolnoma substituiran.

CH ₂ COOH skupine lahko deprotoniranje in se obdaja z elektrostatičnim privlačnost natrijeve ⁺ kationov : CH ₂ COO ^- Na ⁺ . To je zaradi njih, da karboksimetilceluloza je zelo topen v vodi, kot je sposoben, da tvori vodikove vezi z njo (CH ₂ COOH -OH ₂ ). To je glavni vzrok njegovega izrazitega hidrofilnega in higroskopskega značaja.

Tudi te skupine so veliko bolj voluminozne kot hidroksili, tako da se fizikalno-kemijske lastnosti polimera spremenijo glede na prvotno celulozo. Njegova velika velikost preprečuje nastajanje notranjih vodikovih vezi, to je med monomernimi verigami, tako da so obroči popolnoma izpostavljeni interakcijam z vodo.

Zato, večja je stopnja substitucije OH jih CH ₂ COOH, večja je hidrofilni značaj izhaja celuloze. Mikroskopsko ta razlika morda ni zelo očitna; toda na makroskopskih lestvicah bi bilo enako, kot če bi lahko raztopili košček lesa v posodi z vodo, če bi se take zamenjave pojavile na kraju samem.

Sinteza

Za pridobitev karboksimetilceluloze iz celuloznih vlaken se uporablja postopek Druvacell:

A) Celulozna vlakna obdelamo z izopropanolom in alkalijami, da se povzroči njihovo otekanje in ionizacija hidroksilnih skupin.

B) Celulozna vlakna iz prejšnje obdelave se nadalje alkalizirajo z obdelavo z NaOH, v skladu z naslednjo reakcijo:

RceOH + NaOH => RceOH ∙ NaOH

C) Celulozna vlakna, vezana na NaOH, nato reagirajo z natrijevim kloroacetatom in tako nastane natrijeva karboksimetilceluloza:

RceOH ∙ NaOH + ClCH ₂ COO ^- Na => RceOCH ₂ COO ^- Na ⁺ + NaCl + H ₂ O

Vezava COO ^- skupino celulozi, da se tvori carboxymethiclulose omogoča topne v vodi in bolj reaktivna.

Za kaj gre (uporablja)

Karboksimetilceluloza ima zaradi svoje hidrofilnosti in sposobnosti kombiniranja s številnimi spojinami številne možnosti uporabe. Med njegove uporabe so naslednje.

Živila

-Uporablja se kot zgoščevalec in stabilizator za hrano. Poleg tega se uporablja kot prehranska vlakna in emulgator. Uporablja se pri stresanju sladoleda, krem ​​in krem, kot pripomoček pri tvorbi želatinskih gelov in pudingov.

- Uporablja se kot suspendirno sredstvo v sadnih sokovih in kot zaščitni koloid v majonezi. Uporablja se tudi za prekrivanje površine sadja.

-Ker se karboksimetilceluloza v telesu ne presnavlja, jo lahko uživajo ljudje na nizkokalorični dieti.

Zdravilo

Raztopine karboksimetilceluloze tvorijo gele, ki se uporabljajo pri operacijah srca, prsnega koša in roženice.

-Pri prsni operaciji se pljuča spojijo in prekrijejo z raztopino karboksimetilceluloze. S tem preprečimo uhajanje zraka, ki ga vsebujejo alveoli, in vstop tekočine v pljuča.

-V veji ortopedije se pri mazanju sklepov uporablja karboksimetilceluloza, zlasti v zapestjih, kolenih in bokih. Polimerno raztopino vbrizgamo v sklepe, da preprečimo erozijo, vnetje in morebitno uničenje hrustanca.

-Uporablja se pri zdravljenju suhega in očesnega draženja. Uporablja se tudi kot zaščitno sredstvo za preprečevanje poškodb očesne jabolke, kakršne lahko nastanejo pri namestitvi kontaktnih leč.

-Karboksimetilceluloza se uporablja tudi pri zdravljenju zaprtja, s čimer ugodno tvori iztrebke z ustrezno konsistenco. Uporablja se kot odvajalo.

-Kombinacija karboksimetilceluloza-heparin je bila uporabljena za preprečevanje adhezije med operacijami.

Gradbena industrija

-Deluje kot stabilizacijsko in hidrofilno sredstvo v večini cementnih pripravkov in gradbenih materialov. Izboljša razpršenost peska v cementu, poleg tega poveča lepilno delovanje cementa.

- Uporablja se tudi kot del lepila za oblazinjene papirje.

V detergentih

Veja industrije, ki ima morda največjo porabo karboksimetilceluloze, je v proizvodnji mil in detergentov. Deluje kot zaviralno sredstvo, ki preprečuje, da bi se maščobe, odstranjene s površine tkanin, odpravile z njimi.

Lepila

- Uporablja se pri izdelavi lepila za papir, saj ga ne obarva, ne oddaja vonja in je odstranljiv. Zaradi tega je idealen za uporabo pri popravilu knjig ali drugega materiala.

- Preizkušeno je bilo tudi v mešanicah s škrobom in fenol formaldehidom za izdelavo lepil, ki omogočajo spajanje lesenih plošč.

Vinska industrija

Uporablja se za izogibanje obarjanju vinskih soli, prisotnih v vinu.

Papirna industrija

-Plaščenje s karboksimetilcelulozno pripravki iz voščenih papirjev in kartona zmanjšuje porabo voskov. Prav tako zmanjšuje porabo tiskarskega črnila, kar ima za posledico večje sijajne površine. Poleg tega ima površina papirja večjo gladkost in večjo odpornost na maščobo.

-Karboksimetilceluloza izboljša vez med papirnimi vlakni in izboljša njihovo barvanje. Uporablja se tudi kot pomožno razpršilo pri iztisnitvi vlaken celulozne celuloze, pri čemer se izognemo njihovi flokulaciji.

kmetovanje

Karboksimetilceluloza deluje kot sredstvo za razprševanje pesticidov. Prav tako se uporablja kot lepilo za vezavo insekticida na površino rastlinskih listov. Včasih se uporablja kot pomoč pri razgradnji nekaterih zelo onesnažujočih gnojil.

Kozmetika

Uporablja se kot sredstvo za zgoščevanje, stabilizator in film v kremah, losjonih, šamponih in izdelkih za nego las. Poleg tega se uporablja pri pripravi gelov za uporabo pri čiščenju zob.

Barve

Uporablja se pri proizvodnji barv in lakov na oljni osnovi, saj deluje kot zgoščevalno in razpršilno sredstvo za pigmente v tekočinah.

Plastika

Uporablja se za povečanje viskoznosti lateksa.

Keramika

Uporablja se za spajanje kosov porcelana, saj raztopine karboksimetilceluloze nastanejo pri pečenju nekaj pepela.

Tekstilna industrija

- Uporablja se v surovi obliki, da se prepreči deformacija tkanin. Karboksimetilceluloza se v kombinaciji s škrobom uporablja v pralnicah. Uporablja se tudi pri zaključku tkanin. Med izdelavo tkanine impregniramo s karboksimetilcelulozo in nato obdelamo s kislino in toploto.

- Uporablja se pri tiskanju tkanin, saj deluje kot sredstvo za zgoščevanje tekstilnih slik in lakov.

Farmacevtska industrija

-Karboksimetilceluloza se uporablja pri prevleki tablet za zdravila. Polimer je netopen v kislih želodčnih razmerah, vendar topen v tankem črevesu, kjer se terapevtska sredstva absorbirajo.

-Uporablja se tudi kot gel, nosilec zdravil v obliki mazil. Nadalje se uporablja kot stabilizacijsko sredstvo v suspenzijah in emulzijah. Uporablja se kot bioadheziv v tabletah, ki se vežejo na telesno sluz.

Reference

1. Sidley Chemical. (2018). Lastnosti natrijeve karboksimetil celuloze. Pridobljeno: celluloseether.com
2. Wikipedija. (2018). Karboksimetilceluloza. Pridobljeno: es.wikipedia.org
3. QuimiNet. (11. oktober 2006). Različne uporabe karboksimetilceluloze. Pridobljeno: quiminet.com
4. Gamboni J. & col. (sf). Optimizacija procesa karboksimetilacije celuloze iz bazge sladkornega trsa. . Pridobljeno: aaiq.org.ar
5. Kombinacija karboksimetileluloza-heparin za preprečevanje kirurških adhezij. (2017) Časopis za kirurške raziskave 213: 222-233.