Naatriumkarboksümetüültselluloosi kasutatakse laialdaselt tööstuses, farmaatsiatööstuses ja toiduainete tootmises. See ühend on valmistatud puidu baasil ja on bioloogiliselt inertne materjal, st ei osale füsioloogilistes protsessides. Selle komponendiga lahuste eriomaduste tõttu on võimalik reguleerida ainete viskoossust ja muid tehnilisi parameetreid.
Kirjeldus
Naatriumkarboksümetüültselluloos (CMC) on tselluloosi glükoolhappe naatriumsool. Ühendi keemiline nimetus IUPAC-i nomenklatuuri järgi: polü-1,4-β-O-karboksümetüül-D-püranosüül-D-glükopüranoosnaatrium.
Tehnilise naatriumkarboksümetüültselluloosi empiiriline valem: [C6H7 O2 (OH)3-x(OCH2 COONa)x] . Selles avaldises on x CH2-COOH rühmade asendusaste ja n on polümerisatsiooniaste.
Struktuurivalem on näidatud alloleval joonisel.
Atribuudid
Väliselt on tehniline naatriumkarboksümetüültselluloos pulbriline, peeneteraline või lõhnatu kiudmaterjal puistetihedusega 400–800 kg/m3.
Na-CMC-l on järgmised omadused:
-
ühendi molekulmass – [236];
- lahustub kiiresti nii kuumas kui külmas vees, ei lahustu mineraalõlides ja orgaanilistes vedelikes;
- moodustab õlidele, rasvadele ja orgaanilistele lahustitele vastupidavad kiled;
- suurendab lahuste viskoossust ja muudab need tiksotroopseks - mehaanilise toime suurenemisega väheneb voolutakistus;
- imab hästi õhust veeauru, mistõttu tuleb ainet hoida kuivades ruumides (tavatingimustes sisaldab see 9-11% niiskust);
- ühend ei ole mürgine, mitte plahvatusohtlik, kuid võib tolmuses olekus süttida (isesüttimistemperatuur +212 °C);
- avaldab lahustes anioonse polüelektrolüüdi omadusi.
Temperatuuri muutumisel on naatriumkarboksümetüültselluloosi laboratoorsed viskoossused lahustes väga erinevad. See on selle ühendi üks olulisemaid omadusi, mis määrab selle kasutusala. Kõrge polümerisatsiooniaste tagab kõrge viskoossuse ja vastupidi. Kui pH on <6 või suurem kui 9, väheneb voolutakistuslangeb oluliselt. Seetõttu on seda soola soovitav kasutada neutraalses ja kergelt aluselises keskkonnas. Viskoossuse muutused tavatingimustes on pöörduvad.
Naatriumkarboksümetüültselluloosil on keemiline ühilduvus ka paljude teiste ainetega (tärklis, želatiin, glütseriin, vees lahustuvad vaigud, lateksid). Kuumutamisel temperatuurini üle 200 °C laguneb sool naatriumkarbonaadiks.
Peamine selle ühendi omadusi mõjutav tegur on polümerisatsiooniaste. Lahustuvus, stabiilsus, mehaanilised omadused ja hügroskoopsus sõltuvad molekulmassist. Ainet toodetakse polümerisatsiooniastme järgi seitsmes klassis ja põhiaine sisalduse järgi kahes klassis.
Võta vastu
Naatriumkarboksümetüültselluloosi on kaubanduslikult toodetud alates 1946. aastast. CMC toodang moodustab praegu vähem alt 47% tselluloosi eetritest.
Selle ühendi sünteesi peamine tooraine on puidutselluloos, kõige levinum orgaaniline polümeer. Selle eelised on madal hind, biolagunevus, toksilisuse puudumine ja töötlemistehnoloogia lihtsus.
Naatriumkarboksümetüültselluloos saadakse leelistselluloosi reageerimisel C2H3ClO2 (monokloroäädikhape) või selle naatriumsoolaga. Viimastel aastatel on hakatud otsima uusi allikaid tooraine (lina, põhk, teravili, džuut, sisal jt) kaevandamiseks, kuna nõudlus selle materjali järele kasvab pidev alt. Pesemist kasutatakse aine kvaliteedi parandamiseks.valmis sool lisanditest, aktiveerida tselluloosi või mõjutada seda mikrolainekiirgusega.
Naatriumkarboksümetüültselluloos: tööstuslikud rakendused
Selle eriomaduste tõttu kasutatakse CMC-d järgmistel eesmärkidel:
- erinevate preparaatide paksendamine, želatiniseerimine;
- peente osakeste sidumine värvikiledes (kile moodustumine);
- kasutage vett hoidva ainena;
- füüsikaliste ja keemiliste omaduste stabiliseerimine;
- lahuste viskoossuse suurendamine, et koostisained jaotuks ühtlaselt;
- reoloogiline modifikatsioon;
- koagulatsiooni (hõljuvate osakeste adhesiooni) vältimine.
Üks suuremaid naatriumkarboksümetüültselluloosi kasutajaid on nafta- ja gaasitööstus, kus seda ühendit kasutatakse puurimisvedelike jõudluse parandamiseks.
Ainet kasutatakse ka järgmiste tehniliste toodete valmistamisel:
- pesuvahendid;
- trükitooted;
- mördid ehitusviimistlustöödeks;
- liimid, liimmaterjalid;
- kuivad ehitussegud, tsement (pragunemise vältimiseks);
- värvimaterjalid;
- määrimine-jahutusvedelikud;
- keskmine siinide kõvendamiseks;
- keevituselektroodide ja muu katmine.
Naatriumkarboksümetüültselluloosi kasutatakse vahu stabiliseerimiseks tuletõrjes, toiduainetööstuses, parfüümide ja keraamika valmistamisel. Tehnikute hinnangul kasutatakse seda ühendit enam kui 200 inseneri- ja meditsiinivaldkonnas.
Kaitsekatted
Üks paljutõotav suund on CMC suspensioonidest sünteesitud nanoosakeste kasutuselevõtt lisandite-stabilisaatoritena korrosioonikindlates kattekihtides. See võimaldab muuta polümeeride struktuuri, suurendada nakkumist alusmaterjaliga, parandada katte füüsikalisi ja mehaanilisi omadusi ilma kompositsiooni maksumuse olulise suurenemiseta. Nanoosakesed moodustavad mikroklastreid, mis võimaldavad saada väärtuslike tehniliste omadustega komposiite.
Selle toidulisandi eeliseks on ka see, et see on keskkonnasõbralik ja biolagunev. Selle tootmine ei nõua orgaaniliste lahustite kasutamist, seetõttu väheneb reovee ja atmosfääri saastumise oht, puudub vajadus kasutada spetsiaalseid seadmeid ja kõrget temperatuurivahemikku.
Toidulisand
Naatriumkarboksümetüültselluloosi kasutatakse toidu lisaainena (E-466), mille kontsentratsioon ei ületa 8 g/kg. Aine täidab toodetes mitmeid funktsioone:
- paksendamine;
- stabiliseerivad omadused;
- hoianiiskus;
- säilivusaja pikendamine;
- kiudainete säilitamine pärast sulatamist.
Enamasti lisatakse seda ühendit kiirtoidule, jäätisele, kondiitritoodetele, marmelaadile, tarretisele, sulatatud juustule, margariinile, jogurtile, kalakonservidele.
Meditsiin ja kosmetoloogia
Farmaatsiatööstuses kasutatakse naatriumkarboksümetüültselluloosi järgmistes ravimirühmades:
- silmatilgad, süstelahused – ravitoime pikendamiseks;
- tabletikestad – toimeaine vabanemise reguleerimiseks;
- emulsioonid, geelid ja salvid – moodustavate ainete stabiliseerimiseks;
- antatsiidid – ioonivahetus- ja kompleksi moodustavate komponentidena.
Hügieeni- ja kosmeetikatoodete tootmisel kasutatakse seda ühendit hambapastade, šampoonide, habemeajamis- ja dušigeelide ning kreemide osana. Peamine ülesanne on stabiliseerida omadusi ja parandada tekstuuri.
Mõju inimestele ja loomadele
Naatriumkarboksümetüültselluloos on hüpoallergeenne, bioloogiliselt inaktiivne, ei avalda kantserogeenset toimet ega kahjusta elusorganismide reproduktiivfunktsiooni. Toidu lisaainetena kasutamine ohutus kontsentratsioonis ei too kaasa negatiivseid tagajärgi. Ühendi tolm võib silmadesse ja ülemistesse hingamisteedesse sattudes põhjustada ärritust (MACaerosool on 10 mg/m3).
Naatriumsoola sisaldavad kiled vabastavad toimeaine soole leeliselises keskkonnas. Ühend eritub inimkehast ja loomadest muutumatul kujul. Majanduslikul eesmärgil veekogudes kuulub aine kolmandasse ohuklassi (keskmiselt ohtlik). MPC on sel juhul 2 mg/l.
