KARBOKSIMETYYLISELLULOOSA: OMINAISUUDET, RAKENNE, SYNTEESI, KÄYTTÖ - KEMIA - 2025

Karboksimetyyliselluloosa on johdettu yhdiste selluloosasta, glukoosin polymeeri. Se saa myös selluloosan tai karmelloosikumin nimet. Se voi olla natriumsuolan muodossa.

Karboksimetyyliselluloosa on hygroskooppinen ja liukenee veteen, toisin kuin selluloosa, joka ei liukene veteen. Noin CH ₂ OH- ryhmää glukoosin molekyylien, jotka muodostavat selluloosa on substituoitu -CH ₂ -CH ₂ COOH-ryhmiä. Tämä substituutio antaa sen rakenteelle ionisia ominaisuuksia.

Lähde: LHcheM, Wikimedia Commonsista

Mutta mitä on selluloosa? Se on biopolymeeri, joka koostuu yksinomaan P-glukoosimolekyyleistä, jotka on kytketty p-1,4-o-glukosidisidoksilla. Selluloosa on kaava (C ₆ H ₁₀ O ₅) _n, jossa on vähintään arvo on 2000 n. Polymeerillä voi olla lineaarinen tai kuituinen rakenne, joka on kasvisoluseinämän pääosa.

Sen kompakti rakenne on veteen läpäisemätön ja sen vuoksi liukenematon siihen. Siitä huolimatta, että se koostuu glukoosista, eläimet eivät voi käyttää selluloosaa, koska heistä puuttuu sellulaasientsyymi rikkoakseen P1,4-glukosidisidoksia.

Selluloosaan kiinnittynyt karboksimetyyliryhmä antaa karboksimetyyliselluloosalle negatiivisesti varautuneen pinnan. Nämä varaukset mahdollistavat sen käytön ioninvaihtokromatografiatekniikassa, toimien kationinvaihtimena, jota käytetään proteiinien puhdistukseen.

Hydrofiilisistä ominaisuuksistaan ​​johtuen karboksimetyyliselluloosaa käytetään kuivien silmien hoidossa. Samoin tämän ominaisuuden vuoksi sitä on käytetty tämän tyyppisten vaippojen ja saniteettituotteiden valmistuksessa. Nämä sovellukset ovat esimerkki tämän yhdisteen valtavasta käyttö- ja / tai sovellusluettelosta.

Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet

Kaava

RnOCH _2- COOH

Fyysinen ulkonäkö

Valkoinen jauhe. Natriumkarboksimetyyliselluloosa: valkoiset tai maitomaiset kuituhiukkaset.

Haju ja maku

Hajuton ja mauton.

Vesiliukoisuus

Se on liukoinen (20 mg / ml).

Liukoisuus orgaanisiin liuottimiin

Se ei liukene metanoliin, etanoliin, dietyylieetteriin, asetoniin, kloroformiin ja myös bentseeniin.

Hajoamispiste

274 ° C.

Tiheys

0,7-0,9 g / cm ³.

Happamuus

Se on samanlainen kuin etikkahappo ja sen dissosiaatiovakio on 5 x ^10-5.

Rakenne

Lähde: kirjoittanut Elrond, Wikimedia Commonsista

Yläkuva näyttää karboksimetyyliselluloosamonomeeriyksikön rakenteen. Huomaa, että H hydroksyyliryhmistä on korvattu CH ₂ COOH ryhmiä; Paitsi OH-ryhmä C-3: ssa. Eli kuvan mukaan polymeeri ei ole täysin korvattu.

CH ₂ COOH ryhmät voivat protonin ja ympäröivät itsensä sähköstaattisella vetovoimalla Na ⁺ kationien: CH ₂ COO ^- Na ⁺. On ansiosta heille, että karboksimetyyliselluloosa on erittäin liukoinen veteen, koska se kykenee muodostamaan vetysidoksia se (CH ₂ COOH-OH ₂). Tämä on tärkein syy sen merkittävälle hydrofiiliselle ja hygroskooppiselle luonteelle.

Nämä ryhmät ovat myös paljon tilavampia kuin hydroksyylit, joten polymeerin fysikaalis-kemialliset ominaisuudet muuttuvat alkuperäisen selluloosan suhteen. Sen suuri koko estää sisäisten vety sidosten muodostumisen, ts. Monomeeristen ketjujen väliin, jättäen renkaat täysin alttiiksi vuorovaikutuksille veden kanssa.

Näin ollen, mitä suurempi on substituutioaste OH CH ₂ COOH, sitä suurempi on hydrofiilinen luonne tuloksena selluloosan. Mikroskooppisesti tämä ero ei välttämättä ole kovin ilmeinen; mutta makroskooppisissa mittakaavoissa se olisi sama kuin kyetä liuottamaan puupalikka vesisäiliöön, jos tällaisia ​​substituutioita tapahtuisi paikalla.

Synteesi

Karboksimetyyliselluloosan saamiseksi selluloosakuiduista noudatetaan Druvacell-menettelyä:

A) Selluloosakuidut käsitellään isopropanolilla ja emäksillä niiden turpoamisen ja hydroksyyliryhmien ionisoitumisen aikaansaamiseksi.

B) Edellisestä käsittelystä saadut selluloosakuidut alkaloidaan edelleen käsittelemällä NaOH: lla seuraavan reaktion mukaisesti:

RceOH + NaOH => RceOH = NaOH

C) NaOH: hon sitoutuneet selluloosakuidut reagoivat sitten natriumklooriasetaatin kanssa tuottaen siten natriumkarboksimetyyliselluloosaa:

RceOH ∙ NaOH + ClCH ₂ COO ^- Na => RceOCH ₂ COO ^- Na ⁺ + NaCI + H ₂ O

Sitoutuminen COO ^- ryhmä selluloosan muodostamiseksi carboxymethiclulose merkkeihin se liukenee veteen ja reaktiivisempi.

Mistä se on (käyttö)

Karboksimetyyliselluloosalla on lukuisia käyttötapoja johtuen sen hydrofiilisyydestä ja kyvystään yhdistyä lukuisiin yhdisteisiin. Sen käyttökohteita ovat mm.

elintarvikkeet

- Sitä käytetään sakeutusaineena ja stabilointiaineena ruoalle. Lisäksi sitä käytetään ravintokuiduna ja emulgointiaineena. Sitä käytetään jäätelön, voiteiden ja voiteiden ravistamisessa, samoin kuin apuna gelatiinigeelien ja vanukkaiden muodostumisessa.

- Käytetään suspendointiaineena hedelmämehuissa ja suojakolloidina majoneesissa. Sitä käytetään myös hedelmien pinnan peittämiseen.

- Koska elimistö ei metaboloi karboksimetyyliselluloosaa, sitä voivat käyttää ihmiset, joilla on vähäkalorinen ruokavalio.

Lääke

-Karboksimetyyliselluloosaliuokset muodostavat geelejä, joita käytetään sydän-, rinta- ja sarveiskalvon leikkauksissa.

- Rinnassa leikattaessa keuhkot nidotaan ja peitetään karboksimetyyliselluloosaliuoksella. Tämä estää alveoleihin sisältyvän ilman vuotamisen ja nesteiden pääsyn keuhkoihin.

-Ortopedian alalla karboksimetyyliselluloosaa käytetään nivelten, erityisesti ranteiden, polvien ja lonkkien voiteluun. Polymeeriliuos injektoidaan niveliin eroosion, tulehduksen ja ruston mahdollisen tuhoutumisen estämiseksi.

- Sitä käytetään kuivuuden ja silmä-ärsytyksen hoidossa. Sitä käytetään myös suojaavana aineena silmämunan vaurioiden estämiseksi, kuten piilolinssejä sijoitettaessa.

-Karboksimetyyliselluloosaa käytetään myös ummetuksen hoidossa suosimalla sopivan konsistenssin ulosteiden muodostumista. Sitä käytetään laksatiivina.

-Karboksimetyyliselluloosa-hepariinin yhdistelmää on käytetty estämään tarttuminen leikkausten aikana.

Rakennusteollisuus

- Toimii stabiloivana ja hydrofiilisena aineena useimmissa sementtivalmisteissa ja rakennusmateriaaleissa. Se parantaa hiekan leviämistä sementtiin, lisäksi se lisää sementin tarttuvaa vaikutusta.

-Sitä käytetään myös osana verhoilupapereiden liimoja.

Pesuaineissa

Teollisuuden ala, jolla on ehkä eniten karboksimetyyliselluloosaa, on saippuan ja pesuaineiden tuotannossa. Se toimii estävänä aineena, joka estää rasvojen, jotka on poistettu kankaiden pinnalta pesuaineilla, liittymästä niihin uudelleen.

liimat

- Sitä käytetään paperiliimojen valmistuksessa, koska se ei värjää sitä, se ei anna hajua ja se on irrotettavissa. Tämä tekee siitä ihanteellisen käytettäväksi kirjojen tai muiden materiaalien korjaamisessa.

- Se on testattu myös seoksissa tärkkelyksen ja fenoliformaldehydin kanssa sellaisten liimojen valmistamiseksi, jotka mahdollistavat puulevyjen liittämisen.

Viiniteollisuus

Sitä käytetään viinissä olevien viinihappo- suolojen saostumisen välttämiseen.

Paperiteollisuus

-Pinnoitus vahattujen papereiden ja pahvin karboksimetyyliselluloosavalmisteilla vähentää vahojen kulutusta. Se vähentää myös painomusteen kulutusta, mikä johtaa suurempaan kiiltopintaan. Lisäksi paperin pinnalla on parempi sileys ja rasvankestävyys.

-Karboksimetyyliselluloosa parantaa paperikuitujen välistä sidosta parantaen niiden värjäytymistä. Sitä käytetään myös apudispersiointiaineena selluloosamassan kuitujen suulakepuristuksessa välttäen niiden flokkulaatiota.

viljely

Karboksimetyyliselluloosa toimii torjunta-aineiden dispergointiaineena. Sitä käytetään myös liimana hyönteismyrkkyjen sitomiseksi kasvien lehtien pintaan. Joissakin tapauksissa sitä käytetään apuna eräiden erittäin pilaantuneiden lannoitteiden hajoamisessa.

Kosmetiikka

Sitä käytetään sakeutusaineena, stabilointiaineena ja kalvonmuodostajana voiteissa, voiteissa, shampooissa ja hiustenhoitotuotteissa. Lisäksi sitä käytetään geelien valmistuksessa käytettäväksi hampaiden puhdistukseen.

maalit

Sitä käytetään öljypohjaisten maalien ja lakkojen valmistuksessa, ne toimivat sakeutus- ja dispergointiaineena nestepigmenteille.

muovit

Sitä käytetään lisäämään lateksin viskositeettia.

Keramiikka

Sitä käytetään posliinikappaleiden yhdistämiseen, koska karboksimetyyliselluloosaliuos on peräisin, kun paistetaan muutama tuhka.

Tekstiiliteollisuus

- Sitä käytetään raa'assa muodossa kankaiden muodonmuutosten välttämiseksi. Pesuissa käytetään karboksimetyyliselluloosaa yhdessä tärkkelyksen kanssa. Sitä käytetään myös kankaiden viimeistelyssä. Valmistusvaiheessa kankaat kyllästetään karboksimetyyliselluloosalla ja käsitellään sitten hapolla ja lämmöllä.

- Sitä käytetään kankaiden painatuksessa yhteistyössä tekstiilimaalien ja -lakojen sakeutusaineena.

Lääketeollisuus

-Karboksimetyyliselluloosaa käytetään lääketablettien päällystämisessä. Polymeeri on liukenematon happamissa vatsaolosuhteissa, mutta liukenee ohutsuolessa, jossa terapeuttiset aineet imeytyvät.

- Sitä käytetään myös geelinmuodostajana, lääkeaineiden kantajina voiteina. Lisäksi sitä käytetään stabilointiaineena suspensioissa ja emulsioissa. Sitä käytetään bioadhesiivisena tabletteina, jotka sitoutuvat kehon limaan.

Viitteet

1. Sidley Chemical. (2018). Natriumkarboksimetyyliselluloosan ominaisuudet. Palautettu osoitteesta celluloseether.com
2. Wikipedia. (2018). Karboksimetyyliselluloosa. Palautettu osoitteesta: es.wikipedia.org
3. QuimiNet. (11. lokakuuta 2006). Karboksimetyyliselluloosan erilaiset sovellukset. Palautettu osoitteesta: quiminet.com
4. Gamboni J. & col. (SF). Selluloosan karboksimetylointiprosessin optimointi sokeriruokobagasista.. Palautettu osoitteesta: aaiq.org.ar
5. Karboksimetyyliselluloosa-hepariinikombinaatio kirurgisen tarttumisen estämiseksi. (2017) The Journal of surgery research 213: 222 - 233.