Натрий карбоксиметилцеллюлозасы өнеркәсіпте, фармацевтикада және тамақ өндірісінде кеңінен қолданылады. Бұл қосылыс ағаш негізінде жасалған және биологиялық инертті материал болып табылады, яғни физиологиялық процестерге қатыспайды. Осы компоненті бар ерітінділердің ерекше қасиеттеріне байланысты заттардың тұтқырлығын және басқа да техникалық параметрлерді реттеуге болады.
Сипаттамасы
Натрий карбоксиметилцеллюлоза (ЦМС) – целлюлоза гликоль қышқылының натрий тұзы. IUPAC номенклатурасы бойынша қосылыстың химиялық атауы: поли-1, 4-β-О-карбоксиметил-D-пиранозил-D-гликопираноза натрий.
Натрий карбоксиметилцеллюлозасының эмпирикалық формуласы техникалық: [C6H7 O2 (OH)3-x(OCH2 COONa)x] . Бұл өрнекте x - CH2-COOH топтары үшін алмастыру дәрежесі, ал n - полимерлену дәрежесі.
Құрылымдық формула төмендегі суретте көрсетілген.
Сипаттар
Сыртқы түрі бойынша техникалық натрий карбоксиметил целлюлозасы – 400–800 кг/м көлемді тығыздығы бар ұнтақ, ұсақ түйіршікті немесе иіссіз талшықты материал3.
Na-CMC келесі сипаттамаларға ие:
-
қосылыстың молекулалық салмағы – [236];
- ыстық суда да, суық суда да тез ериді, минералды майлар мен органикалық сұйықтықтарда ерімейді;
- майларға, майларға және органикалық еріткіштерге төзімді қабықшалар түзеді;
- ерітінділердің тұтқырлығын арттырады және оларды тиксотропты етеді - механикалық әсердің жоғарылауымен ағынның кедергісі төмендейді;
- ауадағы су буын жақсы сіңіреді, сондықтан зат құрғақ бөлмелерде сақталуы керек (қалыпты жағдайда оның құрамында 9-11% ылғал бар);
- қоспа улы емес, жарылғыш емес, бірақ шаңды күйде тұтануы мүмкін (өздігінен тұтану температурасы +212 °C);
- ерітінділердегі анионды полиэлектролиттің қасиеттерін көрсетеді.
Температура өзгерген кезде ерітінділердегі натрий карбоксиметил целлюлозасының зертханалық тұтқырлығы айтарлықтай өзгереді. Бұл оның қолдану аясын анықтайтын осы қосылыстың маңызды сипаттамаларының бірі. Полимерленудің жоғары дәрежесі жоғары тұтқырлықты қамтамасыз етеді және керісінше. pH<6 немесе 9-дан жоғары болғанда ағынның кедергісі төмендейдіайтарлықтай төмендейді. Сондықтан бұл тұзды бейтарап және сәл сілтілі ортада қолданған жөн. Қалыпты жағдайда тұтқырлықтың өзгеруі қайтымды.
Натрий карбоксиметилцеллюлозасы сонымен қатар көптеген басқа заттармен (крахмал, желатин, глицерин, суда еритін шайырлар, латекстер) химиялық үйлесімділікке ие. 200 °C жоғары температураға дейін қыздырғанда, тұз натрий карбонатына ыдырайды.
Бұл қосылыстың сипаттамаларына әсер ететін негізгі фактор полимерлену дәрежесі болып табылады. Молекулярлық салмаққа ерігіштік, тұрақтылық, механикалық қасиеттер және гигроскопиялық байланысты. Зат полимерлену дәрежесі бойынша жеті сортта және негізгі заттың құрамына қарай екі сортта шығарылады.
Алу
Натрий карбоксиметилцеллюлозасы 1946 жылдан бері коммерциялық түрде шығарылады. Қазір ЦМС өндірісі целлюлозаның жалпы эфирлерінің кемінде 47%-ын құрайды.
Бұл қосылысты синтездеуге арналған негізгі шикізат - ағаш целлюлозасы, ең көп таралған органикалық полимер. Оның артықшылығы – төмен баға, биологиялық ыдырағыштық, уыттылықтың болмауы және өңдеу технологиясының қарапайымдылығы.
Натрий карбоксиметилцеллюлозасы сілтілік целлюлозаны C₂H₃ClO₂ (монохлорсірке қышқылы) немесе оның натрий тұзымен әрекеттестіру арқылы алынады. Соңғы жылдары шикізатты (зығыр, сабан, жарма, джут, сисал және т.б.) алудың жаңа көздерін іздеу жұмыстары жүргізілуде, өйткені бұл материалға сұраныс үнемі өсіп келеді. Жуу заттың сапасын жақсарту үшін қолданылады.дайын тұзды қоспалардан тазартыңыз, целлюлозаны белсендіріңіз немесе оған микротолқынды сәулемен әсер етіңіз.
Натрий карбоксиметилцеллюлозасы: өнеркәсіптік қолдану
Арнайы қасиеттеріне байланысты CMC келесі мақсаттарда қолданылады:
- түрлі құрамдарды қоюландыру, желатиндеу;
- бояу қабықшаларындағы байланыстыратын ұсақ бөлшектер (пленка түзу);
- суды сақтайтын агент ретінде пайдалану;
- физикалық және химиялық қасиеттерді тұрақтандыру;
- ингредиенттерді біркелкі тарату үшін ерітінділердің тұтқырлығын арттыру;
- реологиялық модификация;
- коагуляцияның алдын алу (ілінген бөлшектердің адгезиясы).
Натрий карбоксиметил целлюлозасын ең көп қолданушылардың бірі - мұнай және газ өнеркәсібі, мұнда қосылыс бұрғылау сұйықтықтарының өнімділігін жақсарту үшін пайдаланылады.
Зат келесі техникалық өнімдерді өндіруде де қолданылады:
- жуғыш заттар;
-
баспа өнімдері;
- құрылысты әрлеу жұмыстарына арналған ерітінділер;
- желімдер, өлшемдік материалдар;
- құрғақ құрылыс қоспалары, цемент (жарылуды болдырмау үшін);
- бояу материалдары;
- майлау-салқындатқыштар;
- рельстерді қатайтуға арналған құрал;
- жабын дәнекерлеу электродтары және т.б.
Натрий карбоксиметилцеллюлозасы өрт сөндіруде, тамақ өнеркәсібінде, парфюмерия мен керамика өндірісінде көбікті тұрақтандыру үшін қолданылады. Техниктердің бағалауы бойынша, бұл қосылыс 200-ден астам техника мен медицина саласында қолданылады.
Қорғаныс жабындары
Перспективті бағыттардың бірі – коррозияға төзімді жабындарға қоспалар-тұрақтандырғыштар ретінде CMC суспензияларынан синтезделген нанобөлшектерді енгізу. Бұл композицияның құнын айтарлықтай арттырмай, полимерлердің құрылымын өзгертуге, негізгі материалмен адгезияны арттыруға, жабынның физикалық және механикалық қасиеттерін жақсартуға мүмкіндік береді. Нанобөлшектер микрокластерлерді құрайды, бұл құнды техникалық қасиеттері бар композиттерді алуға мүмкіндік береді.
Бұл қосымшаның артықшылығы сонымен қатар оның экологиялық таза және биологиялық ыдырайтындығы. Оны өндіру органикалық еріткіштерді пайдалануды қажет етпейді, сондықтан ағынды сулардың және атмосфераның ластану қаупі төмендейді, арнайы жабдықты және жоғары температура диапазонын пайдаланудың қажеті жоқ.
БАД
Карбоксиметилцеллюлоза натрийі тағамдық қоспа ретінде (E-466) 8 г/кг аспайтын концентрацияда қолданылады. Зат өнімдерде бірнеше функцияларды орындайды:
- қоюлау;
- тұрақтандырғыш қасиеттер;
- ұстаңызылғал;
- сақтау мерзімін ұзарту;
- ерітуден кейін тағамдық талшықты сақтау.
Көбінесе бұл қосылыс фастфуд, балмұздақ, кондитерлік өнімдер, мармелад, желе, өңделген ірімшік, маргарин, йогурт, балық консервілеріне қосылады.
Медицина және косметология
Фармацевтика өнеркәсібінде натрий карбоксиметилцеллюлозасы келесі дәрілік топтарда қолданылады, мысалы:
- көз тамшылары, инъекцияға арналған ерітінділер - емдік әсерді ұзарту үшін;
- таблетка қабықтары - белсенді заттың бөлінуін реттеу үшін;
- эмульсиялар, гельдер және жақпа - түзуші заттарды тұрақтандыру үшін;
- антацидтер - ион алмастырғыш және комплекс түзуші компоненттер ретінде.
Гигиеналық және косметикалық өнімдерді өндіруде бұл қосылыс тіс пасталары, сусабындар, қырыну және душқа арналған гельдер, кремдер құрамында қолданылады. Негізгі функция - қасиеттерді тұрақтандыру және текстураны жақсарту.
Адамдар мен жануарларға әсері
Натрий карбоксиметилцеллюлозасы гипоаллергенді, биологиялық белсенді емес, канцерогендік әсер етпейді және тірі ағзалардың репродуктивті қызметін бұзбайды. Қауіпсіз концентрацияда тағамдық қоспалар ретінде пайдалану теріс салдарға әкелмейді. Қосылыстың шаңы көзге және жоғарғы тыныс жолдарына түссе тітіркенуді тудыруы мүмкін (MACаэрозоль 10 мг/м3).
Құрамында натрий тұзы бар пленкалар ішектің сілтілі ортасындағы белсенді ингредиентті босатады. Қосылыс адам және жануарлар ағзасынан өзгермеген күйде шығарылады. Шаруашылық мақсаттағы су объектілерінде зат үшінші қауіптілік класына жатады (қауіптілігі орташа). ШРК бұл жағдайда 2 мг/л.
