CARBOXYMETHYLCELLULOSE: EGENSKABER, STRUKTUR, SYNTESE, ANVENDELSER - KEMI - 2025

Den carboxymethylcellulose er en forbindelse afledt af cellulose, en polymer af glucose. Det modtager også navnene på cellulose eller carmellosegummi. Det kan være i form af natriumsalt.

Carboxymethylcellulose er hygroskopisk og opløselig i vand i modsætning til cellulose, som er uopløselig i vand. Nogle CH ₂ OH -grupper af glucosemolekyler, der udgør cellulose substitueret med CH ₂ OCH ₂ COOH-grupper. Denne substitution giver ioniske egenskaber til dens struktur.

Kilde: Af LHcheM, fra Wikimedia Commons

Men hvad er cellulose? Det er en biopolymer, der udelukkende består af ß-glucosemolekyler, bundet med ß-1,4-o-glucosidiske bindinger. Cellulose har formlen (C ₆ H ₁₀ O ₅) _n med en værdi på 2000 minimum for n. Polymeren kan have en lineær eller fibrøs struktur, idet den er hovedbestanddel af plantecellevæggen.

Dens kompakte struktur er uigennemtrængelig af vand og derfor uopløselig i den. På trods af at de består af glukose, kan cellulose ikke bruges af dyr, da de mangler cellulaseenzym til at bryde β1,4-glukosidiske bindinger.

Carboxymethylgruppen bundet til cellulose giver carboxymethylcellulose en negativt ladet overflade. Disse ladninger tillader det anvendelse i ionbytningskromatografiteknikken og fungerer som en kationbytter, der bruges til oprensning af proteiner.

På grund af dens hydrofile egenskaber anvendes carboxymethylcellulose til behandling af tørre øjne. På grund af denne egenskab er den ligeledes blevet brugt til fremstilling af bleer og sanitærprodukter af denne type. Disse applikationer tjener som et eksempel på den enorme liste over anvendelser og / eller anvendelser, som denne forbindelse har.

Fysiske og kemiske egenskaber

Formel

RnOCH _2- COOH

Fysisk fremtoning

Hvidt pulver. Natriumcarboxymethylcellulose: hvide eller mælkeagtige fibrøse partikler.

Lugt og smag

Lugtfri og smagløs.

Vandopløselighed

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

Massefylde

0,7 - 0,9 g / cm ³.

Syreindhold

Det ligner eddikesyre, og dens dissociationskonstant er 5 x 10 ^-5.

Struktur

Kilde: Af Elrond fra Wikimedia Commons

Det øverste billede viser strukturen af ​​en carboxymethylcellulose-monomerenhed. Bemærk, at H i hydroxylgrupperne substitueret med de CH ₂ COOH -grupper; Bortset fra OH-gruppen ved C-3. Det er, ifølge billedet, at polymeren ikke er fuldstændig substitueret.

CH ₂ COOH- grupper kan deprotonere og omringe sig ved elektrostatisk tiltrækning af Na ⁺ kationer: CH ₂ COO ^- Na ⁺. Det er takket være dem, at carboxymethylcellulose er meget opløseligt i vand, da det er stand til at danne hydrogenbindinger med det (CH ₂ COOH-OH ₂). Dette er den vigtigste årsag til dets markante hydrofile og hygroskopiske karakter.

Disse grupper er også meget mere voluminøse end hydroxylerne, således at de fysisk-kemiske egenskaber af polymeren ændres i forhold til den originale cellulose. Dens store størrelse forhindrer dannelse af interne brintbindinger, det vil sige mellem de monomere kæder, hvilket efterlader ringe fuldstændigt udsat for interaktion med vand.

Jo større graden af substitution af OH ved CH ₂ COOH, jo større hydrofile karakter af den resulterende cellulose. Mikroskopisk er denne forskel måske ikke særlig tydelig; men på makroskopiske skalaer ville det være det samme som at være i stand til at opløse en blok af træ i en beholder med vand, hvis sådanne substitutioner forekom på stedet.

syntese

For at opnå carboxymethylcellulose fra cellulosefibre følges Druvacell-proceduren:

A) Cellulosefibrene behandles med isopropanol og alkalier for at forårsage deres hævelse og ionisering af hydroxylgrupperne.

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

RceOH + NaOH => RceOH ∙ NaOH

C) Cellulosefibre bundet til NaOH reagerer derefter med natriumchloracetat, hvorved der produceres natriumcarboxymethylcellulose:

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

Binding af COO ^- gruppen til cellulose til dannelse af carboxymethiclulose gør den opløselig i vand og mere reaktiv.

Hvad er det til (anvendelser)

Carboxymethylcellulose har adskillige anvendelser og anvendelser på grund af dens hydrofilicitet og dens evne til at kombinere med adskillige forbindelser. Blandt dens anvendelser er følgende.

Foods

-Det bruges som fortykningsmiddel og stabilisator til mad. Derudover bruges det som kostfiber og emulgator. Det bruges i ryste af is, cremer og cremer, samt et hjælpemiddel til dannelse af gelatingeler og buddinger.

-Brugt som suspenderingsmiddel i frugtjuicer og som en beskyttende kolloid i mayonnaise. Det bruges også til at dække overfladen af ​​frugter.

- Fordi carboxymethylcellulose ikke metaboliseres af kroppen, det kan bruges af mennesker på en kalorifattig diæt.

Medicin

-Carboxymethylcelluloseopløsninger danner geler, der bruges i hjerte-, thorax- og hornhindekirurgi.

-I brystoperationer hæftes lungerne og dækkes med en carboxymethylcelluloseopløsning. Dette for at undgå lækager af luften indeholdt i alveolerne og indtræden af ​​væsker i lungerne.

-I gren af ​​ortopædi anvendes carboxymethylcellulose til smøring af led, især i håndled, knæ og hofter. Polymeropløsningen injiceres i samlingerne for at forhindre erosion, betændelse og mulig ødelæggelse af brusk.

-Det bruges til behandling af tørhed og øjenirritation. Det bruges også som et beskyttelsesmiddel for at forhindre beskadigelse af øjeæblet, som kan forekomme i placeringen af ​​kontaktlinser.

-Carboxymethylcellulose bruges også til behandling af forstoppelse, hvilket favoriserer dannelse af fæces med passende konsistens. Det bruges som afføringsmiddel.

-En kombination af carboxymethylcellulose-heparin er blevet brugt til at forhindre vedhæftning under operationer.

Byggeindustri

-Virker som et stabiliserende og hydrofilt middel i de fleste cementpræparater og byggematerialer. Det forbedrer spredningen af ​​sand i cementen, derudover øger den cementens klæbemiddelvirkning.

-Det bruges også som en del af klæbestofferne til polstringspapir.

I vaskemidler

Den branche, der måske har det højeste forbrug af carboxymethylcellulose, er i produktionen af ​​sæber og vaskemidler. Det fungerer som et hæmmende middel, der forhindrer, at fedt, der fjernes fra overfladen af ​​stoffer ved hjælp af rengøringsmidler, går sammen igen.

Lim

-Det bruges til udarbejdelse af klæbemidler til papiret, da det ikke pletter det, det giver ikke lugt og det kan fjernes. Dette gør det ideelt til brug ved reparation af bøger eller andet materiale.

-Det er også testet i blandinger med stivelse og phenolformaldehyd til udarbejdelse af lim, der muliggør sammenbinding af træplader.

Vinindustri

Det bruges til at undgå nedbør af de vinsyre, der findes i vinen.

Papirindustri

-Belægningen med carboxymethylcellulose-præparater af vokspapir og pap reducerer forbruget af voks. Det reducerer også forbruget af trykfarve, hvilket resulterer i overflader med højere glans. Derudover har papirets overflade større glatthed og større modstand mod fedt.

-Carboxymethylcellulose forbedrer bindingen mellem papirfibrene og forbedrer deres farve. Det bruges også som et hjælpedispergeringsmiddel til ekstrudering af fibrene i cellulosemassen og undgår deres flokkulering.

landbrug

Carboxymethylcellulose fungerer som et dispergeringsmiddel til pesticider. Det bruges også som et lim til at binde insekticidet til overfladen af ​​planteblade. Nogle gange bruges det som en hjælp til nedbrydning af nogle meget forurenende gødning.

Kosmetik

Det bruges som fortykningsmiddel, stabilisator og filmformer i cremer, lotions, shampoo og hårplejeprodukter. Derudover bruges det til fremstilling af geler til brug i tandrensning.

maling

Det bruges til fremstilling af oliebaserede malinger og lakker og fungerer som et fortyknings- og spredningsmiddel til pigmenter i væsker.

Plast

Det bruges til at øge viskositeten af ​​latex.

Keramik

Det bruges til at sammenføje porcelænstykker, da carboxymethylcellulose-opløsninger stammer fra bagning af få aske.

Tekstilindustri

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

-Det bruges til trykning af stoffer og samarbejder som et fortykningsmiddel til tekstilmaling og lakker.

Farmaceutisk industri

-Carboxymethylcellulose bruges til belægning af medicintabletter. Polymeren er uopløselig under sure mavebetingelser, men opløselig i tyndtarmen, hvor terapeutiske midler absorberes.

-Det bruges også som gelformer, medikamentbærere i form af salver. Desuden anvendes det som et stabiliseringsmiddel i suspensioner og emulsioner. Det bruges som et bioklæbemiddel i tabletter, der binder til kroppens slim.

Referencer

1. Sidley Chemical. (2018). Egenskaber ved natriumcarboxymethylcellulose. Gendannes fra: celluloseether.com
2. Wikipedia. (2018). Carboxymethylcellulose. Gendannet fra: es.wikipedia.org
3. QuimiNet. (11. oktober 2006). De forskellige anvendelser af carboxymethylcellulose. Gendannes fra: quiminet.com
4. Gamboni J. & col. (Sf). Optimering af carboxymethyleringsprocessen for cellulose fra sukkerrørbagasse.. Gendannes fra: aaiq.org.ar
5. En carboxymethylellulose-heparin-kombination til forebyggelse af kirurgiske adhæsioner. (2017) Journal of surgical research 213: 222-233.