Nātrija karboksimetilceluloze (CMC) ir polimēru savienojums, ko plaši izmanto daudzās nozarēs, piemēram, pārtikā, medicīnā, kosmētikā, tekstilizstrādājumos, papīrā un naftas urbšanā. To iegūst, ķīmiski modificējot celulozi. Tās strukturālās īpašības ir tādas, ka dažas hidroksilgrupas celulozes molekulās tiek aizstātas ar karboksimetilgrupām (–CH2COOH) un apvieno ar nātrija joniem, veidojot ūdeni šķīstošus nātrija sāļus.
1. Ķīmiskā struktūra un īpašības
Nātrija karboksimetilcelulozes ķīmiskā formula ir (C6H7O2 (OH) 2CH2COONA) N, kurai ir noteikta šķīdība un ūdens absorbcija. Tās pamatstruktūra ir lineāra struktūra, kas sastāv no celulozes monomēriem-glikozes molekulām. Pēc ķīmiskās modifikācijas dažas vai visas hidroksilgrupas celulozes molekulās tiek aizstātas ar karboksimetilgrupām, veidojot ūdeni šķīstošās molekulas ar negatīvām lādiņiem. Konkrēti, nātrija karboksimetilcelulozes molekulārā ķēde satur lielu skaitu karboksimetilgrupu (–CH2COOH), kas var mijiedarboties ar ūdens molekulām, piešķirot tai labu šķīdību un viskozitātes īpašības.
CMC ir šādas pamata īpašības:
Ūdens šķīdība: nātrija karboksimetilcelulozi var ātri izšķīdināt ūdenī, veidojot vienmērīgu koloidālu šķīdumu.
Viskozitāte: CMC ūdens šķīdumam ir augsta viskozitāte, un viskozitāte ir saistīta ar tā molekulmasu un šķīduma koncentrāciju.
Stabilitāte: CMC ir laba stabilitāte skābei, sārmiem un augstai temperatūrai, bet spēcīgā skābes vai sārmu vidē CMC stabilitāte samazināsies.
Pielāgojamība: pielāgojot CMC molekulmasu un pakāpi, var precīzi kontrolēt tās fizikālās un ķīmiskās īpašības.
2. Sagatavošanas metode
Nātrija karboksimetilcelulozi parasti sagatavo, reaģējot celulozi un nātrija hloracetātu sārmainā vidē. Konkrētie soļi ir šādi:
Celulozes pirmapstrāde: Pirmkārt, celulozi (piemēram, kokvilnas šķiedru) mazgā, lai noņemtu piemaisījumus.
Sārminizācijas reakcija: iepriekš apstrādāto celulozi reaģē ar nātrija hidroksīda šķīdumu, lai atdalītu hidroksil daļu celulozes molekulā, veidojot aktīvu nātrija sāls celulozi.
Aizvietošanas reakcija: Pievieno sārmainos apstākļos nātrija hloracetāts un nātrija hloracetāts reaģē ar nātrija celulozi tā, ka hidroksilgrupas uz celulozes molekulām aizstāj ar karboksimetilgrupām.
Mazgāšana un žāvēšana: Pēc reakcijas pabeigšanas produktu mazgā ar ūdeni, lai noņemtu piemaisījumus, un visbeidzot tiek iegūta attīrīta nātrija karboksimetilceluloze.
3. Pieteikuma lauki
Sakarā ar labu šķīdību ūdenī, sabiezējot un stabilitāti, nātrija karboksimetilcelulozi plaši izmanto šādos laukos:
Pārtikas rūpniecība: kā biezinātājs, stabilizators, emulgators, želejas aģents utt. Tas parasti atrodams tādos pārtikas produktos kā saldējums, želeja, garšviela, tūlītēja zupa utt. Tā galvenā funkcija ir uzlabot pārtikas garšu, pagarināt glabāšanas laiku un palielināt konsistenci.
Farmaceitiskā rūpniecība: kā saistviela, ilgstošas darbības līdzeklis, suspējošais līdzeklis un narkotiku biezinātājs to izmanto tabletēs, kapsulās, mutiskos šķidrumos, lokālajās ziedes un citos preparātos. Turklāt CMC tiek izmantots arī kā hemostatisks materiāls operācijai un zobārstniecības materiāliem.
Kosmētikas rūpniecība: izmanto losjonu, krēmu, šampūnu, zobu pastas un citu produktu ražošanā kā biezinātāju un stabilizatoru. Tas var pielāgot produkta viskozitāti un uzlabot lietotāja pieredzi.
Papīra ražošanas nozare: CMC kā papīra virsmas apstrādes līdzeklis var uzlabot papīra izturību, ūdens izturību un izdrukājamību un samazināt putekļus uz papīra virsmas.
Naftas urbšana: Naftas urbšanas laikā CMC izmanto urbšanas šķidrumā, lai sabiezētu un stabilizētu urbšanas šķidrumu, palīdz noņemt iežu spraudeņus ap urbšanas bitu un stabilizēt urbuma sienu.
Tekstilrūpniecība: CMC kā krāsvielu izkliedējoša un drukāšanas pastas piedeva var uzlabot tekstilizstrādājumu krāsošanas vienveidību un kvalitāti.
4. Drošība un ietekme uz vidi
Nātrija karboksimetilcelulozi parasti uzskata par drošu, un tā izmantošanu pārtikā un medicīnā ir apstiprinājusi Starptautiskā pārtikas piedevu kodeksa un daudzu valstu attiecīgie noteikumi. Tas nav toksisks cilvēka ķermenim, un tam nav būtiskas ietekmes uz ekoloģisko vidi, tāpēc to plaši izmanto.
Tomēr, kaut arī pats CMC ir videi draudzīgs, tā ražošanas process var ietvert dažu ķīmisku reaģentu un notekūdeņu attīrīšanas problēmu izmantošanu. Tāpēc ražošanas procesa laikā ir jāpievērš uzmanība vides aizsardzības pasākumiem, lai samazinātu kaitīgo vielu emisiju.
Nātrija karboksimetilceluloze ir plaši izmantots un daudzfunkcionāls polimēra materiāls. Tā sabiezēšanas, stabilizējošās un želejas īpašības padara to svarīgu daudzām nozarēm. Svarīga loma ir no pārtikas, medicīnas līdz rūpniecībai, CMC. Pārtraukti attīstoties tehnoloģijai nākotnē, CMC lietojumprogrammu lauku var vēl vairāk paplašināt.
Pasta laiks: 20.-2025. Februāris