โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม ยา และการผลิตอาหาร สารประกอบนี้ทำขึ้นจากไม้และเป็นวัสดุเฉื่อยทางชีวภาพ กล่าวคือ ไม่มีส่วนร่วมในกระบวนการทางสรีรวิทยา เนื่องจากคุณสมบัติพิเศษของสารละลายที่มีส่วนประกอบนี้ จึงสามารถควบคุมความหนืดของสารและพารามิเตอร์ทางเทคนิคอื่นๆ ได้
รายละเอียด
โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส (CMC) คือเกลือโซเดียมของกรดเซลลูโลสไกลโคลิก ชื่อทางเคมีของสารประกอบตามระบบการตั้งชื่อของ IUPAC: poly-1, 4-β-O-carboxymethyl-D-pyranosyl-D-glycopyranose sodium
สูตรเชิงประจักษ์ของเทคนิคโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส: [C6H7 O2 (OH)3-x(OCH2 COONa)x] . ในนิพจน์นี้ x คือดีกรีของการแทนที่สำหรับกลุ่ม CH2-COOH และ n คือดีกรีของโพลิเมอไรเซชัน
สูตรโครงสร้างดังรูปด้านล่าง
คุณสมบัติ
ในลักษณะที่ปรากฏทางเทคนิคโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสเป็นวัสดุเส้นใยเนื้อละเอียดหรือไม่มีกลิ่นที่มีความหนาแน่นรวม 400–800 กก./ม.3.
Na-CMC มีลักษณะดังต่อไปนี้:
-
น้ำหนักโมเลกุลของสารประกอบ – [236];
- ละลายเร็วทั้งในน้ำร้อนและน้ำเย็น ไม่ละลายในน้ำมันแร่และของเหลวอินทรีย์
- สร้างฟิล์มที่ทนต่อน้ำมัน จารบี และตัวทำละลายอินทรีย์
- เพิ่มความหนืดของสารละลายและทำให้เป็น thixotropic - ด้วยการกระทำทางกลที่เพิ่มขึ้น ความต้านทานการไหลจึงลดลง
- ดูดซับไอน้ำจากอากาศได้ดี ดังนั้นสารจะต้องเก็บไว้ในห้องแห้ง (ภายใต้สภาวะปกติจะมีความชื้น 9-11%);
- สารประกอบไม่เป็นพิษ ไม่ระเบิด แต่สามารถจุดไฟได้ในสภาพที่มีฝุ่นมาก (อุณหภูมิที่จุดติดไฟได้เอง +212 °C);
- แสดงคุณสมบัติของโพลีอิเล็กโทรไลต์ประจุลบในสารละลาย
เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง ความหนืดในห้องปฏิบัติการของโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสในสารละลายจะแตกต่างกันอย่างมาก นี่เป็นหนึ่งในคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของสารประกอบนี้ ซึ่งกำหนดขอบเขตของการใช้งาน การเกิดพอลิเมอไรเซชันในระดับสูงทำให้เกิดความหนืดสูงและในทางกลับกัน ที่ pH<6 หรือมากกว่า 9 ความต้านทานการไหลลดลงลดลงอย่างมาก ดังนั้นเกลือนี้จึงแนะนำให้ใช้ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกลางและเป็นด่างเล็กน้อย การเปลี่ยนแปลงความหนืดภายใต้สภาวะปกติสามารถย้อนกลับได้
โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสยังมีความเข้ากันได้ทางเคมีกับสารอื่นๆ อีกมากมาย (แป้ง เจลาติน กลีเซอรีน เรซินที่ละลายน้ำได้ น้ำยาง) เมื่อถูกความร้อนที่อุณหภูมิสูงกว่า 200 °C เกลือจะสลายตัวเป็นโซเดียมคาร์บอเนต
ปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อลักษณะของสารประกอบนี้คือระดับของการเกิดพอลิเมอไรเซชัน ความสามารถในการละลาย ความคงตัว สมบัติเชิงกล และการดูดความชื้นขึ้นอยู่กับน้ำหนักโมเลกุล ผลิตสารในเจ็ดเกรดตามระดับของการเกิดพอลิเมอไรเซชันและสองเกรดตามเนื้อหาของสารหลัก
รับ
โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสที่ผลิตในเชิงพาณิชย์มาตั้งแต่ปี 2489 ปัจจุบันการผลิต CMC คิดเป็นอย่างน้อย 47% ของเซลลูโลสอีเทอร์ทั้งหมด
วัตถุดิบหลักในการสังเคราะห์สารประกอบนี้คือ เซลลูโลสไม้ ซึ่งเป็นพอลิเมอร์อินทรีย์ที่พบมากที่สุด ข้อดีของมันคือราคาต่ำ ย่อยสลายได้ ขาดความเป็นพิษ และเทคโนโลยีการแปรรูปที่ง่าย
โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสได้มาจากการทำปฏิกิริยากับเซลลูโลสอัลคาไลกับ C₂H₃ClO₂ (กรดโมโนคลอโรอะซิติก) หรือเกลือโซเดียมของมัน ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีงานดำเนินการเพื่อค้นหาแหล่งใหม่ๆ สำหรับการสกัดวัตถุดิบ (แฟลกซ์ ฟาง ซีเรียล ปอกระเจา ป่านศรนารายณ์ และอื่นๆ) เนื่องจากความต้องการวัสดุนี้เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง การซักใช้เพื่อปรับปรุงคุณภาพของสารเกลือสำเร็จรูปจากสิ่งสกปรก กระตุ้นเซลลูโลสหรือกระทำกับมันด้วยรังสีไมโครเวฟ
โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส: งานอุตสาหกรรม
เนื่องจากคุณสมบัติพิเศษของมัน CMC ถูกใช้เพื่อวัตถุประสงค์ดังต่อไปนี้:
- การข้นสูตรต่างๆ, เจลาติไนซ์;
- จับอนุภาคละเอียดในฟิล์มสี (การเกิดฟิล์ม);
- ใช้เป็นสารกักเก็บน้ำ
- ทำให้คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีคงตัว
- เพิ่มความหนืดของสารละลายเพื่อกระจายส่วนผสมอย่างเท่าเทียมกัน
- ดัดแปลงรีโอโลยี;
- ป้องกันการจับตัวเป็นก้อน (การยึดเกาะของอนุภาคแขวนลอย)
ผู้ใช้โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสรายใหญ่ที่สุดรายหนึ่งคืออุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ ซึ่งสารประกอบนี้ใช้เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของน้ำมันเจาะ
สารนี้ยังใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ทางเทคนิคต่อไปนี้:
- ผงซักฟอก;
- งานพิมพ์;
- ปูนสำหรับงานก่อสร้างตกแต่ง;
- กาว,วัสดุคัดขนาด;
- แห้งผสมปูนซีเมนต์ (เพื่อป้องกันการแตกร้าว);
- วัสดุสี;
- หล่อลื่น-น้ำยาหล่อเย็น
- กลางสำหรับรางแข็ง;
- เคลือบอิเล็กโทรดและอื่นๆ
โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสใช้เพื่อทำให้โฟมคงตัวในการดับเพลิง อุตสาหกรรมอาหาร ในการผลิตน้ำหอมและเซรามิก ช่างคาดการณ์ว่าสารประกอบนี้ถูกใช้ในด้านวิศวกรรมและการแพทย์มากกว่า 200 สาขา
สารเคลือบป้องกัน
ทิศทางที่น่าสนใจประการหนึ่งคือการนำอนุภาคนาโนที่สังเคราะห์มาจากสารแขวนลอย CMC เป็นสารเติมแต่ง-คงตัวในสารเคลือบที่ทนต่อการกัดกร่อน สิ่งนี้ทำให้คุณสามารถเปลี่ยนโครงสร้างของโพลีเมอร์ เพิ่มการยึดเกาะกับวัสดุฐาน ปรับปรุงคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลของสารเคลือบโดยไม่เพิ่มต้นทุนขององค์ประกอบอย่างมีนัยสำคัญ อนุภาคนาโนก่อตัวเป็นไมโครคลัสเตอร์ ทำให้สามารถรับคอมโพสิตที่มีคุณสมบัติทางเทคนิคที่มีค่าได้
ข้อดีของอาหารเสริมตัวนี้ก็คือเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและย่อยสลายได้ทางชีวภาพ การผลิตไม่จำเป็นต้องใช้ตัวทำละลายอินทรีย์ ดังนั้น ความเสี่ยงของมลพิษของน้ำเสียและบรรยากาศจึงลดลง ไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์พิเศษและช่วงอุณหภูมิสูง
อาหารเสริม
คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสโซเดียมใช้เป็นสารปรุงแต่งอาหาร (E-466) ที่ความเข้มข้นไม่เกิน 8 กรัม/กก. สารทำหน้าที่หลายอย่างในผลิตภัณฑ์:
- ข้น;
- คุณสมบัติคงตัว;
- ถือความชื้น;
- ยืดอายุการเก็บรักษา
- ถนอมใยอาหารหลังละลายน้ำแข็ง
ส่วนใหญ่มักจะเติมสารนี้ในอาหารจานด่วน ไอศกรีม ลูกกวาด แยมผิวส้ม เยลลี่ ชีสแปรรูป มาการีน โยเกิร์ต ปลากระป๋อง
ยาและความงาม
ในอุตสาหกรรมยา โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสถูกใช้ในกลุ่มยาเช่น:
- ยาหยอดตา ยาฉีด - เพื่อยืดอายุผลการรักษา
- เปลือกแท็บเล็ต - เพื่อควบคุมการปล่อยสารออกฤทธิ์
- อิมัลชัน เจล และขี้ผึ้ง - เพื่อทำให้สารก่อรูปคงตัว
- antacids - เป็นการแลกเปลี่ยนไอออนและส่วนประกอบที่ซับซ้อน
ในการผลิตผลิตภัณฑ์เพื่อสุขอนามัยและเครื่องสำอาง สารประกอบนี้ใช้เป็นส่วนหนึ่งของยาสีฟัน แชมพู เจลโกนหนวดและเจลอาบน้ำ และครีม หน้าที่หลักคือทำให้คุณสมบัติคงที่และปรับปรุงพื้นผิว
ผลกระทบต่อมนุษย์และสัตว์
โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสเป็นสารก่อภูมิแพ้ ไม่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพ ไม่มีฤทธิ์ก่อมะเร็ง และไม่บั่นทอนการทำงานของระบบสืบพันธุ์ของสิ่งมีชีวิต การใช้เป็นวัตถุเจือปนอาหารในระดับความเข้มข้นที่ปลอดภัยจะไม่ส่งผลเสีย ฝุ่นของสารประกอบอาจทำให้เกิดการระคายเคืองหากเข้าตาและทางเดินหายใจส่วนบน (MACละอองลอยคือ 10 มก./ม.3).
ฟิล์มที่มีเกลือโซเดียมปล่อยสารออกฤทธิ์ในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่างของลำไส้ สารประกอบนี้ถูกขับออกจากร่างกายมนุษย์และสัตว์ไม่เปลี่ยนแปลง ในแหล่งน้ำเพื่อวัตถุประสงค์ทางเศรษฐกิจ สารนี้จัดอยู่ในประเภทความเป็นอันตรายที่สาม (อันตรายปานกลาง) MPC ในกรณีนี้คือ 2 mg/l.
