Vlastnosti, struktura, syntéza, použití karboxymethylcelulózy

karboxymethylcelulóza je sloučenina odvozená od celulózy, polymer glukózy. Rovněž dostává názvy celulózové gumy nebo karmelózy. Může být ve formě sodné soli.

Karboxymethylcelulóza je hygroskopická a rozpustná ve vodě, na rozdíl od celulózy, která je nerozpustná ve vodě. Nahradila některé skupiny -CH₂OH molekul glukózy, které tvoří celulózu skupinami -CH₂OCH₂COOH. Tato substituce dává její struktuře iontové vlastnosti.

Co je to celulóza? Jedná se o biopolymer tvořený výhradně molekulami β-glukózy, které jsou spojeny beta-1,4-o-glukosidovými vazbami. Celulóza má vzorec (C)₆H₁₀O₅)_n s minimální hodnotou 2000 pro n. Polymer může mít lineární nebo vláknitou strukturu, která je hlavní složkou buněčné stěny zeleniny.

Jeho kompaktní struktura je neproniknutelná vodou, a proto je v ní nerozpustná. Navzdory tomu, že celulóza není tvořena glukózou, nemůže být používána zvířaty, protože jim chybí celulázový enzym, aby rozbil β1,4-glukosidické vazby.

Karboxymethylová skupina navázaná na celulózu dává karboxymethylcelulosu povrch s negativními náboji. Tyto náboje umožňují jejich použití v technice iontoměničové chromatografie, fungující jako kationtoměnič používaný při čištění proteinů.

Díky své hydrofilní vlastnosti se karboxymethylcelulóza používá při léčbě oční suchosti. Podobně se díky této vlastnosti používá při výrobě plen a hygienických výrobků tohoto typu. Tyto aplikace slouží jako příklad obrovského seznamu použití a / nebo aplikací, které tato sloučenina obsahuje.

Index

• 1 Fyzikální a chemické vlastnosti
  • 1.1 Vzorec
  • 1.2 Fyzický vzhled
  • 1.3 Vůně a chuť
  • 1.4 Rozpustnost ve vodě
  • 1.5 Rozpustnost v organických rozpouštědlech
  • 1.6 Bod rozkladu
  • 1.7 Hustota
  • 1.8 Kyslost
• 2 Struktura
• 3 Shrnutí
• 4 Co je to pro (použití)
  • 4.1 Potraviny
  • 4.2 Lékařství
  • 4.3 Stavebnictví
  • 4.4 V detergentech
  • 4.5 Lepidla
  • 4.6 Vinařský průmysl
  • 4.7 Papírenský průmysl
  • 4.8 Zemědělství
  • 4.9 Kosmetika
  • 4.10 Obrazy
  • 4.11 Plasty
  • 4.12 Keramika
  • 4.13 Textilní průmysl
  • 4.14 Farmaceutický průmysl
• 5 Odkazy

Fyzikální a chemické vlastnosti

Vzorec

RnOCH₂-COOH

Fyzický vzhled

Bílý prášek. Sodná sůl karboxymethylcelulózy: bílé nebo mléčné vláknité částice.

Vůně a chuť

Nevinný a nejistý.

Rozpustnost ve vodě

Je rozpustný (20 mg / ml)..

Rozpustnost v organických rozpouštědlech

Je nerozpustný v methanolu, ethanolu, diethyletheru, acetonu, chloroformu a také v benzenu.

Bod rozkladu

274 ° C.

Hustota

0,7 - 0,9 g / cm³.

Kyslost

Je podobná kyselině octové a její disociační konstanta je 5 x 10^-5.

Struktura

V horním obrázku je znázorněna struktura monomerní jednotky karboxymethylcelulózy. Všimněte si, že H hydroxylových skupin je substituováno skupinami CH₂COOH; s výjimkou skupiny OH v C-3. To znamená, že podle obrázku není polymer zcela nahrazen.

Skupiny CH₂COOH může být deprotonován a obklopen elektrostatickou přitažlivostí kationtů Na⁺: CH₂COO^-Na⁺. Díky nim je karboxymethylcelulóza velmi rozpustná ve vodě, protože je schopna s ní tvořit vodíkové vazby (CH₂COOH-OH₂). To je hlavní příčina jeho výrazného hydrofilního a hygroskopického charakteru.

Tyto skupiny jsou také mnohem objemnější než hydroxylová skupina, takže se fyzikálně-chemické vlastnosti polymeru mění vzhledem k původní celulóze. Jeho velká velikost zabraňuje tvorbě vnitřních vodíkových vazeb, tj. Mezi monomerními řetězci, takže kruhy jsou plně vystaveny interakcím s vodou..

Čím vyšší je stupeň substituce OH skupinou CH₂COOH, tím větší hydrofilní charakter výsledné celulózy. Mikroskopicky tento rozdíl nemusí být zcela zřejmý; ale v makroskopických měřítcích by bylo stejné, kdyby bylo možné rozpouštět blok dřeva v nádobě s vodou, pokud by k těmto náhradám došlo v zákoně..

Syntéza

Pro získání karboxymethylcelulózy z celulózových vláken se postupuje podle Druvacellova postupu:

A) Celulózová vlákna se zpracovávají isopropanolem a alkáliemi, aby se dosáhlo jejich bobtnání a ionizace hydroxylových skupin..

B) Celulózová vlákna z předchozího zpracování se dále alkalizují působením NaOH, podle následující reakce:

RceOH + NaOH => RceOH® NaOH

C) Celulózová vlákna navázaná na NaOH pak reagují s chloracetátem sodným, čímž vzniká sodná sůl karboxymethylcelulózy:

RceOH - NaOH + ClCH₂COO^-Na => RceOCH₂COO^-Na⁺    +    NaCl + H₂O

Sdružení skupiny COO^- na karboxymethylcelulózu je rozpustná ve vodě a reaktivnější.

Co je to pro (použití)

Karboxymethylcelulóza má četná použití a aplikace díky svému hydrofilnímu charakteru a své schopnosti kombinovat se s četnými sloučeninami. Mezi jeho použití patří následující.

Jídlo

-Používá se jako zahušťovadlo a stabilizátor potravin. Kromě toho se používá jako dietní vláknina a emulgátor. Používá se v koktejlech zmrzlin, krémů a krémů, stejně jako pomocných látek při tvorbě gelů v želé a pudinkech..

-Používá se jako suspenzní prostředek v ovocných šťávách a jako ochranný koloid v majonéze. Používá se také k pokrytí povrchu ovoce.

-Vzhledem k tomu, že karboxymethylcelulóza není metabolizována v těle, může ji používat lidé s nízkokalorickou dietou.

Lékařství

-Roztoky karboxymethylcelulózy tvoří gely používané při operacích srdce, hrudníku a rohovky.

-Při operacích hrudníku jsou plíce sešívány a potaženy roztokem karboxymethylcelulózy. Aby se zabránilo úniku vzduchu obsaženým v alveolech a vniknutí tekutin do plic.

-V oboru ortopedie se karboxymethylcelulóza používá při mazání kloubů, zejména v zápěstí, kolenou a kyčlích. Roztok polymeru se vstřikuje do kloubů, aby se zabránilo erozi, zánětu a možné destrukci chrupavky.

-Používá se při léčbě suchosti a podráždění očí. Používá se také jako ochranný prostředek, který zabraňuje poškození oční bulvy, jako například při umístění kontaktních čoček..

-Karboxymethylcelulosa se také používá při léčbě zácpy, což podporuje tvorbu stolice s vhodnou konzistencí. Používá se jako projímadlo.

-Kombinace karboxymethylcelulózy-heparinu byla použita pro prevenci adheze během operací.

Stavebnictví

-Působí jako stabilizační a hydrofilní prostředek ve většině cementových přípravků a stavebních materiálů. Zlepšuje disperzi písku v cementu, zvyšuje také přilnavost cementu.

-Používá se také jako součást lepidel papírových potahů.

V detergentech

Odvětví průmyslu, které má pravděpodobně nejvyšší spotřebu karboxymethylcelulózy, je ve výrobě mýdel a detergentů. Působí jako inhibiční činidlo, které zabraňuje spojování tuků, odstraněných z povrchů tkanin detergenty.

Lepidla

-Používá se při výrobě lepidel na papír, protože to nezanechává skvrny, nevydává zápach a je odnímatelný. Díky tomu je ideální pro opravy knih nebo jiných materiálů.

-Byl také testován ve směsích se škrobem a fenolformaldehydem pro přípravu lepidel, které umožňují spojování dřevěných plechů.

Vinařský průmysl

Používá se k tomu, aby se zabránilo srážení solí vinných vín přítomných ve víně.

Papírenský průmysl

-Povlak s karboxymethylcelulózovými přípravky z voskovaných papírů a kartonů snižuje spotřebu vosků. Snižuje také spotřebu tiskové barvy, což vede k vyšším jasům. Povrch papíru má navíc větší měkkost a větší odolnost vůči tukům.

-Karboxymethylcelulóza zlepšuje vazbu mezi papírovými vlákny a zlepšuje jejich zbarvení. Používá se také jako pomocný dispergační prostředek při vytlačování celulózových buničinových vláken, což zabraňuje jejich flokulaci.

Zemědělství

Karboxymethylcelulóza působí jako dispergační činidlo pro pesticidy. Kromě toho se používá jako lepidlo k navázání insekticidu na povrch listů rostlin. Při některých příležitostech se používá jako pomoc při degradaci některých vysoce znečišťujících hnojiv.

Kosmetika

Používá se jako zahušťovadlo, stabilizátor a filmotvorný prostředek v krémech, lotionech, šamponech a výrobcích pro péči o vlasy. Kromě toho se používá při přípravě gelů pro čištění zubů.

Obrazy

Používá se při výrobě barev na bázi olejů a laků, působí jako zahušťovadlo a dispergátor pigmentů v kapalinách..

Plasty

Používá se ke zvýšení viskozity latexu.

Keramické

Používá se pro spojování kusů porcelánu, protože roztoky karboxymethylcelulózy vznikají při pečení několika popelů.

Textilní průmysl

-Používá se v syrové formě, aby se zabránilo deformaci tkanin. V prádelnách se používá karboxymethylcelulóza v kombinaci se škrobem. Používá se také při dokončování tkanin. V průběhu výroby jsou tkaniny impregnovány karboxymethylcelulosou a potom zpracovány kyselinou a teplem.

-Používá se při potisku tkanin a spolupracuje jako zahušťovadlo textilních barev a laků.

Farmaceutický průmysl

-Karboxymethylcelulóza se používá při potahování tablet léčiva. Polymer je nerozpustný v žaludečních kyselých podmínkách, ale rozpustný v tenkém střevě, kde jsou terapeutická činidla absorbována..

-Používá se také jako gel formers, nosiče léků ve formě mastí. Kromě toho se používá jako stabilizátor v suspenzích a emulzích. Používá se jako bioadhezivum v tabletách, které se váží na tělesný hlen.

Odkazy

1. Sidley Chemical. (2018). Vlastnosti sodné soli karboxymethylcelulózy. Zdroj: celulosoce.cz
2. Wikipedia. (2018). Karboxymethylcelulóza. Zdroj: en.wikipedia.org
3. QuimiNet. (11. října 2006). Různé aplikace karboxymethylcelulózy. Zdroj: quiminet.com
4. Gamboni J. a kol. (s.f.). Optimalizace procesu karboxymethylace celulózy z cukrové třtiny. [PDF] Zdroj: aaiq.org.ar
5. Kombinace karboxymethylelulóza-heparin pro prevenci chirurgických adhezí. (2017) The Journal of chirurgický výzkum 213: 222-233.