KARBOKSYMETYLCELLULOSE: EGENSKAPER, STRUKTUR, SYNTESE, BRUK - KJEMI - 2026

Den karboksymetylcellulose er en forbindelse avledet fra cellulose, en polymer av glukose. Den mottar også navnene på cellulose eller karmellosegummi. Det kan være i form av natriumsalt.

Karboksymetylcellulose er hygroskopisk og løselig i vann, i motsetning til cellulose, som er uoppløselig i vann. Noen -CH ₂ OH- grupper av glukosemolekylene som utgjør cellulose er substituert med –CH ₂ OCH ₂ COOH-grupper. Denne substitusjonen gir ioniske egenskaper til strukturen.

Kilde: Av LHcheM, fra Wikimedia Commons

Men hva er cellulose? Det er en biopolymer som utelukkende består av ß-glukosemolekyler, forbundet med ß-1,4-o-glukosidbindinger. Cellulose har formelen (C ₆ H ₁₀ O ₅ ) _n med en minimumsverdi på 2000 for n. Polymeren kan ha en lineær eller fibrøs struktur og være hovedbestanddelen av plantens cellevegg.

Den kompakte strukturen er ugjennomtrengelig av vann og derfor uoppløselig i den. Til tross for at de består av glukose, kan ikke cellulose brukes av dyr, siden de mangler cellulaseenzym for å bryte ß1,4-glukosidbindingen.

Karboksymetylgruppen festet til cellulose gir karboksymetylcellulose en negativt ladet overflate. Disse ladningene tillater bruk i ionebytterkromatografiteknikk, og fungerer som en kationbytter som brukes til rensing av proteiner.

På grunn av den hydrofile egenskapen, brukes karboksymetylcellulose til behandling av tørre øyne. På grunn av denne egenskapen har den blitt brukt til fremstilling av bleier og sanitærprodukter av denne typen. Disse applikasjonene fungerer som et eksempel på den enorme listen over bruksområder og / eller applikasjoner som denne forbindelsen har.

Fysiske og kjemiske egenskaper

Formel

RnOCH _2- COOH

Fysisk utseende

Hvitt pulver. Natriumkarboksymetylcellulose: hvite eller melkeholdige fiberpartikler.

Lukt og smak

Luktfri og smakløs.

Vannløselighet

Det er løselig (20 mg / ml).

Løselighet i organiske løsningsmidler

Det er uoppløselig i metanol, etanol, dietyleter, aceton, kloroform og også i benzen.

Nedbrytningspunkt

274 ° C.

tetthet

0,7 - 0,9 g / cm ³ .

surhet

Det ligner eddiksyre, og dissosieringskonstanten er 5 x 10 ^-5 .

Struktur

Kilde: Av Elrond, fra Wikimedia Commons

Det øvre bildet viser strukturen til en karboksymetylcellulose-monomerenhet. Merk at H av hydroksylgruppene er substituert med CH ₂ COOH -grupper ; Bortsett fra OH-gruppen på C-3. Det vil si at i henhold til bildet er ikke polymeren fullstendig substituert.

CH ₂ COOH- grupper kan deprotonere og omgi seg ved elektrostatisk tiltrekning av Na ⁺ -kationer : CH ₂ COO ^- Na ⁺ . Det er takket være dem at karboksymetylcellulose er veldig løselig i vann, ettersom den er i stand til å danne hydrogenbindinger med den (CH ₂ COOH-OH ₂ ). Dette er hovedårsaken til dens markerte hydrofile og hygroskopiske karakter.

Disse gruppene er også mye mer voluminøse enn hydroksylene, slik at de fysisk-kjemiske egenskapene til polymeren endres i forhold til den opprinnelige cellulosen. Den store størrelsen forhindrer dannelse av indre hydrogenbindinger, det vil si mellom de monomere kjedene, slik at ringene blir helt utsatt for interaksjoner med vann.

Derfor, jo større er graden av substitusjon av OH av CH ₂ COOH, desto større er hydrofile karakter av den resulterende cellulosen. Mikroskopisk er denne forskjellen kanskje ikke så tydelig; men på makroskopiske skalaer ville det være det samme som å kunne oppløse en treblokk i en vannbeholder hvis slike erstatninger oppstod på stedet.

syntese

For å oppnå karboksymetylcellulose, fra cellulosefibre, følges Druvacell-prosedyren:

A) Cellulosefibrene behandles med isopropanol og alkalier for å forårsake hevelse og ionisering av hydroksylgruppene.

B) Cellulosefibrene fra forrige behandling alkaliseres ytterligere ved behandling med NaOH, i henhold til følgende reaksjon:

RceOH + NaOH => RceOH ∙ NaOH

C) Cellulosefibre bundet til NaOH reagerer deretter med natriumkloracetat, og produserer således natriumkarboksymetylcellulose:

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

Binding av COO ^- gruppen til cellulose for å danne karboksymetiklulose gjør den løselig i vann og mer reaktiv.

Hva er det for (bruker)

Karboksymetylcellulose har mange bruksområder og anvendelser på grunn av dens hydrofilisitet og sin evne til å kombinere med mange forbindelser. Følgende bruksområder er følgende.

Foods

-Det brukes som fortykningsmiddel og stabilisator for mat. I tillegg brukes den som kostfiber og emulgator. Det brukes i risting av is, kremer og kremer, samt et hjelpemiddel i dannelsen av gelatingeler og puddinger.

-Brukt som suspensjonsmiddel i fruktjuicer og som en beskyttende kolloid i majones. Det brukes også til å dekke overflaten av frukt.

-Fordi karboksymetylcellulose ikke metaboliseres av kroppen, kan den brukes av mennesker som har en kalorifattig diett.

Medisin

-Karboksymetylcelluloseløsninger danner geler som brukes i hjerte-, thorax- og hornhinnekirurgi.

-I brystoperasjoner er lungene stiftet og dekket med en karboksymetylcelluloseløsning. Dette for å unngå lekkasjer i luften i alveolene og at væsker kommer inn i lungene.

-I filialen av ortopedien brukes karboksymetylcellulose til smøring av leddene, spesielt i håndledd, knær og hofter. Polymerløsningen injiseres i leddene for å forhindre erosjon, betennelse og mulig ødeleggelse av brusk.

-Det brukes til behandling av tørrhet og øyeirritasjon. Det brukes også som et beskyttelsesmiddel for å forhindre skade på øyeeplet, slik som kan oppstå ved plassering av kontaktlinser.

-Karboksymetylcellulose brukes også til behandling av forstoppelse, og favoriserer dannelse av avføring med passende konsistens. Det brukes som avføringsmiddel.

-En kombinasjon av karboksymetylcellulose-heparin har blitt brukt for å forhindre vedheft under operasjoner.

Anleggsbransjen

Virkninger som et stabiliserende og hydrofilt middel i de fleste sementpreparater og byggematerialer. Det forbedrer spredningen av sand i sementen, i tillegg øker den limets virkning av sementen.

-Det brukes også som en del av limene til polstringspapir.

I vaskemidler

Industrien som kanskje har det høyeste forbruket av karboksymetylcellulose, er i produksjonen av såper og vaskemidler. Det fungerer som et hemmende middel som forhindrer fett, fjernet fra overflaten av tekstiler med vaskemidler, fra å felle seg sammen igjen.

lim

-Det brukes til utdyping av lim til papiret, siden det ikke flekker det, det avgir ikke en lukt og det er avtakbart. Dette gjør den ideell for bruk ved reparasjon av bøker eller annet materiale.

-Det er også testet i blandinger med stivelse og fenolformaldehyd for utarbeidelse av lim som gjør det mulig å forbinde treplater.

Vinindustri

Det brukes for å unngå nedbør av vinsyre som er til stede i vinen.

Papirindustri

- Belegget med karboksymetylcellulosepreparater av vokspapir og papp reduserer forbruket av voks. Det reduserer også forbruket av trykksverte, noe som gir overflater med høyere glans. I tillegg har overflaten på papiret større glatthet og større motstand mot fett.

-Karboksymetylcellulose forbedrer bindingen mellom papirfibrene og forbedrer fargen deres. Det brukes også som et hjelpedispergeringsmiddel i ekstrudering av fibrene i cellulosemassen, og unngår flokkulering av dem.

jordbruk

Karboksymetylcellulose fungerer som et dispergeringsmiddel for plantevernmidler. Den brukes også som et lim for å binde insektmidlet til overflaten av planteblader. Noen ganger brukes det som et hjelpemiddel i nedbrytningen av noen svært forurensende gjødsel.

kosmetikk

Den brukes som fortykningsmiddel, stabilisator og film tidligere i kremer, kremer, sjampo og hårpleieprodukter. I tillegg brukes den i klargjøring av geler til bruk i tannrens.

maling

Det brukes i produksjonen av oljebaserte malinger og lakker, og fungerer som et fortykningsmiddel og spredningsmiddel for pigmenter i væsker.

plast

Det brukes til å øke viskositeten til lateks.

keramikk

Den brukes til å legge sammen porselensstykker, siden karboksymetylcelluloseløsninger kommer fra når man baker få asker.

Tekstilindustri

-Det brukes i sin rå form for å unngå deformasjon av stoffene. Karboksymetylcellulose, i kombinasjon med stivelse, brukes i vaskerier. Det brukes også til etterbehandling av stoffer. Under fremstillingen blir tekstilene impregnert med karboksymetylcellulose og deretter behandlet med syre og varme.

-Det brukes til utskrift av stoffer, og samarbeider som et fortykningsmiddel for tekstilmaling og lakk.

Legemiddelindustrien

-Karboksymetylcellulose brukes til belegg av medisintabletter. Polymeren er uoppløselig ved sure magesykdommer, men løselig i tynntarmen, der terapeutiske midler blir absorbert.

-Det brukes også som gelformer, medikamentbærere i form av salver. Videre brukes det som et stabiliseringsmiddel i suspensjoner og emulsjoner. Det brukes som et bioadhesiv i tabletter som binder seg til kroppens slim.

referanser

1. Sidley Chemical. (2018). Egenskaper ved natriumkarboksymetylcellulose. Gjenopprettet fra: celluloseether.com
2. Wikipedia. (2018). Karboksymetylcellulose. Gjenopprettet fra: es.wikipedia.org
3. QuimiNet. (11. oktober 2006). De forskjellige anvendelsene av karboksymetylcellulose. Gjenopprettet fra: quiminet.com
4. Gamboni J. & col. (SF). Optimalisering av karboksymetyleringsprosessen for cellulose fra sukkerrørbagasse. . Gjenopprettet fra: aaiq.org.ar
5. En karboksymetylellulose-heparinkombinasjon for å forhindre kirurgiske vedheft. (2017) Journal of surgical research 213: 222-233.