Natriumcarboxymethylcellulose ist in der Industrie, Pharmazie und Lebensmittelproduktion weit verbreitet. Diese Verbindung wird auf Holzbasis hergestellt und ist ein biologisch inertes Material, dh es nimmt nicht an physiologischen Prozessen teil. Aufgrund der besonderen Eigenschaften von Lösungen mit dieser Komponente ist es möglich, die Viskosität von Substanzen und andere technische Parameter zu regulieren.
Beschreibung
Natriumcarboxymethylcellulose (CMC) ist das Natriumsalz der Celluloseglykolsäure. Der chemische Name der Verbindung gemäß der IUPAC-Nomenklatur: Poly-1, 4-β-O-Carboxymethyl-D-pyranosyl-D-glycopyranose-Natrium.
Summenformel von Natriumcarboxymethylcellulose technisch: [C6H7 O2 (OH)3-x(OCH2 COONa)x] . In diesem Ausdruck ist x der Substitutionsgrad für CH2-COOH-Gruppen und n der Polymerisationsgrad.
Die Strukturformel ist in der folgenden Abbildung dargestellt.
Eigenschaften
Technische Natriumcarboxymethylcellulose ist dem Anschein nach ein pulvriger, feinkörniger oder geruchloser Faserstoff mit einem Schüttgewicht von 400–800 kg/m3.
Na-CMC hat folgende Eigenschaften:
-
Molekulargewicht der Verbindung – [236];
- löst sich schnell in heißem und k altem Wasser auf, unlöslich in Mineralölen und organischen Flüssigkeiten;
- bildet Filme, die gegen Öle, Fette und organische Lösungsmittel beständig sind;
- erhöht die Viskosität von Lösungen und macht sie thixotrop - mit zunehmender mechanischer Einwirkung nimmt der Fließwiderstand ab;
- nimmt Wasserdampf aus der Luft gut auf, daher muss die Substanz in trockenen Räumen gelagert werden (enthält unter Normalbedingungen 9-11% Feuchtigkeit);
- Verbindung ist ungiftig, nicht explosiv, kann sich aber in staubigem Zustand entzünden (Selbstentzündungstemperatur +212 °C);
- zeigt in Lösungen die Eigenschaften eines anionischen Polyelektrolyten.
Bei Temperaturänderungen variiert die Laborviskosität von Natriumcarboxymethylcellulose in Lösungen stark. Dies ist eine der wichtigsten Eigenschaften dieser Verbindung, die den Anwendungsbereich bestimmt. Ein hoher Polymerisationsgrad sorgt für eine hohe Viskosität und umgekehrt. Bei pH<6 oder größer als 9 verringerter Strömungswiderstandfällt deutlich ab. Daher ist es ratsam, dieses Salz in neutralen und leicht alkalischen Umgebungen zu verwenden. Viskositätsänderungen unter normalen Bedingungen sind reversibel.
Natriumcarboxymethylcellulose ist auch mit vielen anderen Stoffen (Stärke, Gelatine, Glycerin, wasserlösliche Harze, Latizes) chemisch verträglich. Beim Erhitzen auf Temperaturen über 200 °C zersetzt sich Salz zu Natriumcarbonat.
Der Hauptfaktor, der die Eigenschaften dieser Verbindung beeinflusst, ist der Polymerisationsgrad. Löslichkeit, Stabilität, mechanische Eigenschaften und Hygroskopizität hängen vom Molekulargewicht ab. Die Substanz wird je nach Polymerisationsgrad in sieben Abstufungen und je nach Geh alt der Hauptsubstanz in zwei Abstufungen hergestellt.
Empfangen
Natriumcarboxymethylcellulose wird seit 1946 kommerziell hergestellt. Die CMC-Produktion macht heute mindestens 47 % der gesamten Celluloseether aus.
Der Hauptrohstoff für die Synthese dieser Verbindung ist Holzzellulose, das am weitesten verbreitete organische Polymer. Seine Vorteile sind niedriger Preis, biologische Abbaubarkeit, Toxizitätsmangel und einfache Verarbeitungstechnologie.
Natriumcarboxymethylcellulose wird durch Umsetzung von Alkalicellulose mit C₂H₃ClO₂ (Monochloressigsäure) oder ihrem Natriumsalz gewonnen. In den letzten Jahren wurde daran gearbeitet, neue Quellen für die Gewinnung von Rohstoffen (Flachs, Stroh, Getreide, Jute, Sisal und andere) zu finden, da die Nachfrage nach diesem Material ständig wächst. Waschen wird verwendet, um die Qualität der Substanz zu verbessern.das fertige Salz von Verunreinigungen befreien, Zellulose aktivieren oder mit Mikrowellenstrahlung einwirken.
Natriumcarboxymethylcellulose: industrielle Anwendungen
Aufgrund seiner besonderen Eigenschaften wird CMC für folgende Zwecke eingesetzt:
- Verdickung verschiedener Formulierungen, Verkleisterung;
- Bindung feiner Partikel in Lackfilmen (Filmbildung);
- Verwendung als Wasserrückh altemittel;
- Stabilisierung physikalischer und chemischer Eigenschaften;
- Erhöhung der Viskosität von Lösungen zur gleichmäßigen Verteilung ihrer Inh altsstoffe;
- rheologische Modifikation;
- Verhinderung der Gerinnung (Anhaften von Schwebstoffen).
Einer der größten Anwender von Natriumcarboxymethylcellulose ist die Öl- und Gasindustrie, wo die Verbindung zur Verbesserung der Leistung von Bohrflüssigkeiten verwendet wird.
Der Stoff wird auch bei der Herstellung folgender technischer Produkte verwendet:
- Waschmittel;
- Druckerzeugnisse;
- Mörtel für Bauausbauarbeiten;
- Klebstoffe, Schlichtemittel;
- Trockenbaumischungen, Zement (um Rissbildung zu vermeiden);
- Farbmaterialien;
- schmieren-Kühlmittel;
- Mittel zum Härten von Schienen;
- Beschichtung von Schweißelektroden und anderen.
Natriumcarboxymethylcellulose wird zur Schaumstabilisierung in der Brandbekämpfung, in der Lebensmittelindustrie, bei der Herstellung von Parfums und Keramik verwendet. Techniker schätzen, dass diese Verbindung in mehr als 200 Bereichen der Technik und Medizin verwendet wird.
Schutzbeschichtungen
Eine der vielversprechenden Richtungen ist die Einführung von aus CMC-Suspensionen synthetisierten Nanopartikeln als Zusatz-Stabilisatoren in korrosionsbeständigen Beschichtungen. Auf diese Weise können Sie die Struktur von Polymeren ändern, die Haftung mit dem Grundmaterial erhöhen und die physikalischen und mechanischen Eigenschaften der Beschichtung verbessern, ohne die Kosten der Zusammensetzung erheblich zu erhöhen. Nanopartikel bilden Mikrocluster, wodurch Verbundwerkstoffe mit wertvollen technischen Eigenschaften erh alten werden können.
Der Vorteil dieses Nahrungsergänzungsmittels ist auch, dass es umweltfreundlich und biologisch abbaubar ist. Seine Herstellung erfordert keine Verwendung von organischen Lösungsmitteln, daher wird das Risiko einer Verschmutzung des Abwassers und der Atmosphäre verringert, es besteht keine Notwendigkeit, spezielle Geräte und einen hohen Temperaturbereich zu verwenden.
Nahrungsergänzungsmittel
Carboxymethylcellulose-Natrium wird als Lebensmittelzusatzstoff (E-466) in einer Konzentration von nicht mehr als 8 g/kg verwendet. Der Stoff erfüllt mehrere Funktionen in Produkten:
- Verdickung;
- stabilisierende Eigenschaften;
- h altenFeuchtigkeit;
- Verlängerung der H altbarkeit;
- Erh altung der Ballaststoffe nach dem Auftauen.
Am häufigsten wird diese Verbindung Fast Food, Eiscreme, Süßwaren, Marmelade, Gelee, Schmelzkäse, Margarine, Joghurt, Fischkonserven zugesetzt.
Medizin und Kosmetik
In der pharmazeutischen Industrie wird Natriumcarboxymethylcellulose in Arzneimittelgruppen verwendet wie:
- Augentropfen, Injektionslösungen - zur Verlängerung der therapeutischen Wirkung;
- Tablettenhüllen - um die Freisetzung des Wirkstoffs zu regulieren;
- Emulsionen, Gele und Salben - zur Stabilisierung von Aufbaustoffen;
- Antazida - als Ionenaustauscher und Komplexbildner.
Bei der Herstellung von Hygiene- und Kosmetikprodukten wird diese Verbindung als Bestandteil von Zahnpasten, Shampoos, Rasier- und Duschgels sowie Cremes verwendet. Die Hauptfunktion besteht darin, die Eigenschaften zu stabilisieren und die Textur zu verbessern.
Wirkung auf Mensch und Tier
Natriumcarboxymethylcellulose ist hypoallergen, biologisch inaktiv, hat keine krebserzeugende Wirkung und beeinträchtigt nicht die Fortpflanzungsfunktion lebender Organismen. Die Verwendung als Lebensmittelzusatzstoffe in unbedenklicher Konzentration führt zu keinen negativen Folgen. Der Staub der Verbindung kann Reizungen hervorrufen, wenn er in die Augen und die oberen Atemwege gelangt (MACAerosol ist 10 mg/m3).
Natriumsalzh altige Filme setzen den Wirkstoff im basischen Milieu des Darms frei. Die Verbindung wird vom menschlichen Körper und von Tieren unverändert ausgeschieden. In Gewässern zu wirtschaftlichen Zwecken gehört der Stoff zur dritten Gefahrenklasse (mäßig gefährlich). MPC beträgt in diesem Fall 2 mg/l.
