Karboxymethylcelluloseegenskaber, struktur, syntese, anvendelser



den carboxymethylcellulose er en forbindelse afledt af cellulose, en polymer af glucose. Det modtager også navnet på cellulosegummi eller carmellose. Det kan være i form af et natriumsalt.

Carboxymethylcellulose er hygroskopisk og opløselig i vand, i modsætning til cellulose, som er uopløselig i vand. Det har erstattet nogle grupper -CH2OH for glucosemolekylerne, der danner cellulose af grupper -CH2OCH2COOH. Denne substitution giver ioniske egenskaber til dets struktur.

Men hvad er cellulose? Det er en biopolymer, der udelukkende er dannet af β-glucosemolekyler, forbundet med β-1,4-o-glucosidbindinger. Cellulose har formlen (C6H10O5)n med en minimumsværdi på 2000 for n. Polymeren kan have en lineær eller fibrøs struktur, som er hovedbestanddelen af ​​cellevæggen af ​​grøntsager.

Den kompakte struktur er uigennemtrængelig af vand og er derfor uopløselig i den. Til trods for at være dannet af glucose, kan cellulose ikke anvendes af dyr, da de mangler cellulaseenzymet til at bryde β1,4-glucosidbindingerne.

Karboximethylgruppen bundet til cellulosen giver carboxymethylcellulosen en overflade med negative ladninger. Disse ladninger tillader deres anvendelse i teknikken for ionbytningskromatografi, der fungerer som en kationbytter anvendt til oprensning af proteiner.

På grund af sin hydrofile egenskab anvendes carboxymethylcellulose til behandling af okulær tørhed. På samme måde er det på grund af denne ejendom blevet brugt til fremstilling af bleer og hygiejneprodukter af denne type. Disse applikationer tjener som et eksempel på den enorme liste over anvendelser og / eller applikationer, som denne forbindelse har.

indeks

  • 1 Fysiske og kemiske egenskaber
    • 1.1 formel
    • 1.2 Fysisk udseende
    • 1.3 lugt og smag
    • 1.4 Opløselighed i vand
    • 1,5 Opløselighed i organiske opløsningsmidler
    • 1.6 Nedbrydningspunkt
    • 1,7 tæthed
    • 1,8 surhed
  • 2 struktur
  • 3 Sammenfatning
  • 4 Hvad er det for (anvendelser)
    • 4,1 mad
    • 4.2 Medicin
    • 4.3 Byggebranchen
    • 4.4 i vaskemidler
    • 4.5 Lim
    • 4.6 Vinindustrien
    • 4.7 Papirindustrien
    • 4.8 Landbrug
    • 4.9 Kosmetik
    • 4.10 Malerier
    • 4.11 Plast
    • 4.12 Keramik
    • 4.13 Tekstilindustrien
    • 4.14 Farmaceutisk industri
  • 5 referencer

Fysiske og kemiske egenskaber

formel

RnOCH2-COOH

Fysisk udseende

Hvidt pulver. Natriumcarboxymethylcellulose: hvide eller mælkefibre partikler.

Lugte og smag

Uskyldige og ufuldstændige.

Opløselighed i vand

Det er opløseligt (20 mg / ml).

Opløselighed i organiske opløsningsmidler

Det er uopløseligt i methanol, ethanol, diethylether, acetone, chloroform og også i benzen.

Nedbrydningspunkt

274 ° C.

tæthed

0,7 - 0,9 g / cm3.

surhed

Det ligner eddikesyre, og dissociationskonstanten er 5 x 10-5.

struktur

I det øvre billede er strukturen af ​​en monomer enhed af carboxymethylcellulose vist. Bemærk, at hydroxylgruppernes H er substitueret med CH-grupperne2COOH; bortset fra OH-gruppen i C-3. Det vil sige, ifølge polymeren, er polymeren ikke helt erstattet.

CH grupper2COOH kan deprotoneres og omgives af elektrostatisk tiltrækning af Na kationer+: CH2COO-na+. Det er takket være dem, at carboxymethylcellulose er meget opløselig i vand, da det er i stand til at danne hydrogenbindinger med det (CH2COOH-OH2). Dette er hovedårsagen til dens markante hydrofile og hygroskopiske karakter.

Disse grupper er også meget mere voluminøse end hydroxylen, således at polymerens fysisk-kemiske egenskaber ændrer sig i forhold til den oprindelige cellulose. Dens store størrelse forhindrer dannelsen af ​​indre hydrogenbindinger, det vil sige mellem monomerkæderne, hvilket efterlader ringene fuldt udsat for interaktioner med vand.

Derfor er jo større graden af ​​substitution af OH med CH2COOH, desto større er den hydrofile karakter af den resulterende cellulose. Mikroskopisk kan denne forskel ikke være meget åbenlyst; men i makroskopiske skalaer ville det være lig med at være i stand til at opløse en blok af træ i en beholder med vand, hvis sådanne substitutioner skete i retsakten.

syntese

Til opnåelse af carboxymethylcellulose fra cellulosefibre følger Druvacell-proceduren:

A) Cellulosefibrene behandles med isopropanol og alkalier for at producere deres hævelse og ioniseringen af ​​hydroxylgrupper.

B) Cellulosefibrene fra den foregående behandling alkaliseres yderligere ved behandling med NaOH ifølge den følgende reaktion:

RceOH + NaOH => RceOH ∙ NaOH

C) Cellulosefibrene bundet til NaOH reagerer derefter med natriumchloracetat for derved at fremstille natriumcarboxymethylcellulosen:

RceOH ∙ NaOH + ClCH2COO-Na => RceOCH2COO-na+    +    NaCl + H2O

Sammenslutningen af ​​COO gruppen- til cellulose for at stamme fra carboxymethylcellulose gør det opløseligt i vand og mere reaktivt.

Hvad er det for (anvendelser)

Carboxymethylcellulose har mange anvendelser og anvendelser på grund af dets hydrofile karakter og dets evne til at blive kombineret med talrige forbindelser. Blandt dens anvendelser er følgende.

mad

-Det bruges som fortykningsmiddel og stabilisator af mad. Derudover er den brugt som kostfiber og emulgator. Det bruges i skak af is, cremer og cremer samt hjælp til dannelsen af ​​geler i gelé og pudder.

-Det anvendes som et suspensionsmiddel i frugtsaft og som et beskyttende kolloid i mayonnaise. Det bruges også til at dække overfladen af ​​frugt.

-Fordi carboxymethylcellulose ikke metaboliseres af kroppen, kan den bruges af mennesker på lavt kalorieindhold.

medicin

-Carboxymethylcellulose-opløsninger danner geler, der anvendes i hjerte-, thorax- og hornhindeoperationer.

-I thoraxens operationer hæves lungerne og overtrækkes med en opløsning af carboxymethylcellulose. Dette for at undgå luftlækage indeholdt i alveolerne og indgangen af ​​væsker til lungerne.

-I ortopædens gren anvendes carboxymethylcellulose i smøring af leddene, især i håndled, knæ og hofter. Polymeropløsningen injiceres i leddene for at forhindre erosion, betændelse og mulig ødelæggelse af brusk.

-Det bruges til behandling af øjetørhed og irritation. Det bruges også som beskyttelsesmiddel for at forhindre skade på øjet, som det kan forekomme ved placering af kontaktlinser..

-Carboxymethylcellulose anvendes også til behandling af forstoppelse, der favoriserer dannelsen af ​​afføring med den rette konsistens. Det bruges som afføringsmiddel.

-En kombination af carboxymethylcellulose-heparin er blevet anvendt til vedhæftningsforebyggelse under operationer.

Byggebranchen

-Det virker som et stabiliserende og hydrofilt middel i de fleste cementpræparater og byggematerialer. Forbedrer spredningen af ​​sand i cement, øger også cementens klæbende virkning.

-Det bruges også som en del af klæbemidlet af polstretpapir.

I vaskemidler

Branche af industri, der måske har det højeste forbrug af carboxymethylcellulose, er i fremstillingen af ​​sæber og vaskemidler. Det virker som et hæmmende middel, som forhindrer fedt, fjernet fra stoffets overflade af rengøringsmidler, fra at komme i forbindelse med dem.

klæbemidler

-Det bruges til fremstilling af klæbemidler til papir, da det ikke pletter det, udsender det ikke lugt og det kan fjernes. Dette gør det ideelt til brug ved reparation af bøger eller andre materialer.

-Det er også blevet testet i blandinger med stivelse og phenol formaldehyd til fremstilling af lim, der tillader sammenføjning af træplader.

Vinindustrien

Det bruges til at undgå udfældningen af ​​de vinsyre, der er til stede i vinen.

Papirindustrien

-Belægningen med carboxymethylcellulose præparater af vokspapir og kartoner reducerer forbruget af voks. Det reducerer også forbruget af trykfarve, hvilket resulterer i overflader med højere lysstyrke. Derudover har overfladen af ​​papiret større blødhed og større modstand over for fedtstoffer.

-Carboxymethylcellulose forbedrer bindingen mellem papirfibrene og forbedrer deres farve. Den anvendes også som et hjælpedispersant ved ekstrudering af cellulosemassefibre, hvilket forhindrer deres flokkulering.

landbrug

Carboxymethylcellulose virker som et dispergeringsmiddel til pesticider. Derudover bruges den som en lim til at binde insekticidet til overfladen af ​​planternes blade. Ved nogle lejligheder bruges den som en hjælp til nedbrydning af nogle stærkt forurenende gødninger.

kosmetik

Den bruges som fortykningsmiddel, stabilisator og filmpræparat i cremer, lotion, shampoo og hårplejeprodukter. Derudover anvendes den til fremstilling af geler til brug i tandrensning.

malerier

Det anvendes til fremstilling af maling baseret på olier og lakker, som virker som et fortykkelsesmiddel og dispergeringsmiddel af pigmenter i væsker.

plast

Det bruges til at forøge latexens viskositet.

keramik

Det bruges til at forbinde stykker porcelæn, da carboxymethylcelluloseopløsningerne stammer fra, når der opstår få aske.

Tekstilindustrien

-Den bruges i sin rå form for at undgå deformation af stofferne. Carboxymethylcellulose, i kombination med stivelse, anvendes i vaskerier. Det bruges også til færdigbehandling af stoffer. Under fremstillingen imprægneres stofferne med carboxymethylcellulose og behandles derefter med syre og varme.

-Det bruges til trykning af stoffer, der samarbejder som fortykningsmiddel af tekstilmaling og lak.

Farmaceutisk industri

-Carboxymethylcellulose anvendes i overtrækket af lægemiddel tabletter. Polymeren er uopløselig i mave sure betingelser, men opløselig i tyndtarmen, hvor de terapeutiske midler absorberes.

-Det anvendes også som gelformere, bærere af lægemidler i form af salver. Derudover anvendes det som et stabiliserende middel i suspensioner og emulsioner. Det bruges som en bioadhesiv i tabletter, der binder til slimhinde.

referencer

  1. Sidley Chemical. (2018). Egenskaber af natriumcarboxymethylcellulose. Hentet fra: celluloseether.com
  2. Wikipedia. (2018). Carboxymethylcellulose. Hentet fra: en.wikipedia.org
  3. QuimiNet. (11. oktober 2006). De forskellige anvendelser af carboxymethylcellulose. Hentet fra: quiminet.com
  4. Gamboni J. & col. (N.D.). Optimering af cellulose carboxymethylation proces fra sukkerrør bagasse. [PDF]. Hentet fra: aaiq.org.ar
  5. En carboxymethylcellulose-heparin kombination til forebyggelse af kirurgiske adhæsioner. (2017) Journal of Operational Research 213: 222-233.