Karakteristieken van carboxymethylcellulose, structuur, synthese, toepassingen

de carboxymethylcellulose is een verbinding afgeleid van cellulose, een polymeer van glucose. Het ontvangt ook de namen van de cellulosegom of carmellose. Het kan in de vorm van een natriumzout zijn.

Carboxymethylcellulose is hygroscopisch en oplosbaar in water, in tegenstelling tot cellulose, dat onoplosbaar is in water. Het heeft enkele groepen -CH vervangen₂OH van de glucosemoleculen die cellulose vormen door de groepen -CH₂OCH₂COOH. Deze substitutie geeft ionische eigenschappen aan de structuur.

Maar wat is cellulose? Het is een biopolymeer dat uitsluitend bestaat uit β-glucosemoleculen, verbonden door β-1,4-o-glucosidebindingen. Cellulose heeft de formule (C₆H₁₀O₅)_n met een minimumwaarde van 2000 voor n. Het polymeer kan een lineaire of vezelachtige structuur hebben, die het hoofdbestanddeel van de celwand van groenten is.

De compacte structuur is ondoordringbaar voor water en daarom onoplosbaar in het water. Ondanks dat het wordt gevormd door glucose, kan cellulose niet door dieren worden gebruikt, omdat ze het cellulase-enzym missen om de β1,4-glucosidebindingen te verbreken.

De carboxymethylgroep gebonden aan de cellulose geeft de carboxymethylcellulose een oppervlak met negatieve ladingen. Deze ladingen laten hun gebruik toe in de techniek van ionenuitwisselingschromatografie, functionerend als een kationenwisselaar die wordt gebruikt bij de zuivering van eiwitten.

Vanwege zijn hydrofiele eigenschap wordt carboxymethylcellulose gebruikt bij de behandeling van oogdroogte. Evenzo is het vanwege deze eigenschap gebruikt bij het vervaardigen van luiers en sanitaire producten van dit type. Deze toepassingen dienen als een voorbeeld van de enorme lijst van toepassingen en / of toepassingen die deze verbinding heeft.

index

• 1 Fysische en chemische eigenschappen
  • 1.1 Formule
  • 1.2 Fysiek uiterlijk
  • 1.3 Geur en smaak
  • 1.4 Oplosbaarheid in water
  • 1.5 Oplosbaarheid in organische oplosmiddelen
  • 1.6 Ontbindingspunt
  • 1.7 Dichtheid
  • 1.8 Zuurgraad
• 2 Structuur
• 3 Samenvatting
• 4 Waar is het voor (gebruik)
  • 4.1 Eten
  • 4.2 Geneesmiddel
  • 4.3 Bouwsector
  • 4.4 In detergentia
  • 4.5 Kleefstoffen
  • 4.6 Wijnindustrie
  • 4.7 Papierindustrie
  • 4.8 Landbouw
  • 4.9 Cosmetica
  • 4.10 Schilderijen
  • 4.11 Kunststoffen
  • 4.12 Keramiek
  • 4.13 Textielindustrie
  • 4.14 Farmaceutische industrie
• 5 Referenties

Fysische en chemische eigenschappen

formule

RnOCH₂-COOH

Uiterlijke verschijning

Wit poeder. Natriumcarboxymethylcellulose: witte of melkachtige vezelige deeltjes.

Ruik en proef

Onschuldig en slap.

Oplosbaarheid in water

Het is oplosbaar (20 mg / ml).

Oplosbaarheid in organische oplosmiddelen

Het is onoplosbaar in methanol, ethanol, diethylether, aceton, chloroform en ook in benzeen.

Ontbindingspunt

274 ° C.

dichtheid

0,7 - 0,9 g / cm³.

zuurheid

Het is vergelijkbaar met azijnzuur en de dissociatieconstante is 5 x 10^-5.

structuur

In het bovenste beeld is de structuur van een monomere eenheid van carboxymethylcellulose weergegeven. Merk op dat de H van de hydroxylgroepen zijn gesubstitueerd door de CH-groepen₂COOH; behalve die van de OH-groep in C-3. Dat wil zeggen, volgens het beeld is het polymeer niet volledig vervangen.

CH-groepen₂COOH kan worden gedeprotoneerd en omgeven door elektrostatische aantrekking van Na-kationen⁺: CH₂COO^-na⁺. Het is dankzij hen dat carboxymethylcellulose erg oplosbaar is in water, omdat het in staat is waterstofbindingen te vormen (CH₂COOH-OH₂). Dit is de belangrijkste oorzaak van het gemarkeerde hydrofiele en hygroscopische karakter.

Ook zijn deze groepen veel volumineuzer dan de hydroxyl, zodat de fysisch-chemische eigenschappen van het polymeer veranderen ten opzichte van de oorspronkelijke cellulose. Het grote formaat voorkomt de vorming van interne waterstofbruggen, dat wil zeggen, tussen de monomeerketens, waardoor de ringen volledig worden blootgesteld aan interacties met water.

Daarom is de mate van substitutie van OH door CH groter₂COOH, hoe groter het hydrofiele karakter van de resulterende cellulose. Microscopisch is dit verschil misschien niet erg voor de hand liggend; maar in macroscopische schalen, zou het gelijk zijn aan het kunnen oplossen van een blok hout in een container met water als dergelijke substituties in de handeling plaatsvonden.

synthese

Voor het verkrijgen van carboxymethylcellulose, uit cellulosevezels, wordt de Druvacell-procedure gevolgd:

A) De cellulosevezels worden behandeld met isopropanol en alkaliën om hun zwelling en de ionisatie van hydroxylgroepen te produceren.

B) De cellulosevezels van de vorige behandeling worden verder alkalisch gemaakt door behandeling met NaOH, volgens de volgende reactie:

RceOH + NaOH => RceOH ∙ NaOH

C) De cellulosevezels gebonden aan het NaOH reageren dan met natriumchlooracetaat om daardoor het natriumcarboxymethylcellulose te produceren:

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

De unie van de COO-groep^- om cellulose te laten ontstaan ​​carboxymethylcellulose maakt het oplosbaar in water en reactiever.

Waar is het voor (gebruik)

Carboxymethylcellulose heeft talloze toepassingen en toepassingen vanwege het hydrofiele karakter en het vermogen om te worden gecombineerd met talrijke verbindingen. Onder de toepassingen zijn de volgende.

eten

-Het wordt gebruikt als verdikkingsmiddel en stabilisator van voedsel. Bovendien wordt het gebruikt als voedingsvezel en emulgator. Het wordt gebruikt in de shake van ijsjes, crèmes en crèmes, maar ook als hulpmiddel bij de vorming van gels in gelei en puddingen.

-Het wordt gebruikt als een suspensiemiddel in vruchtensappen en als een beschermend colloïde in mayonaise. Het wordt ook gebruikt om het oppervlak van fruit te bedekken.

-Omdat carboxymethylcellulose niet door het lichaam wordt gemetaboliseerd, kan het worden gebruikt door mensen met een caloriearm dieet.

geneeskunde

-Carboxymethylcelluloseoplossingen vormen gels die worden gebruikt in hart-, thorax- en cornea-operaties.

-Bij de operaties van de thorax worden de longen geniet en bekleed met een oplossing van carboxymethylcellulose. Dit om luchtlekken in de longblaasjes en de ingang van vloeistoffen naar de longen te voorkomen.

-In de tak van de orthopedie wordt carboxymethylcellulose gebruikt bij de smering van de gewrichten, vooral in de polsen, knieën en heupen. De polymeeroplossing wordt in de gewrichten geïnjecteerd om erosie, ontsteking en mogelijke vernietiging van het kraakbeen te voorkomen.

-Het wordt gebruikt voor de behandeling van droge ogen en irritatie. Het wordt ook gebruikt als een beschermend middel om schade aan de oogbal te voorkomen, zoals kan optreden bij het plaatsen van contactlenzen..

-Carboxymethylcellulose wordt ook gebruikt bij de behandeling van constipatie, waarbij de vorming van ontlasting met de juiste consistentie wordt bevorderd. Het wordt gebruikt als laxeermiddel.

-Een combinatie van carboxymethylcellulose-heparine is gebruikt voor adhesiepreventie tijdens operaties.

Bouwindustrie

-Het werkt als een stabiliserend en hydrofiel middel in de meeste cementpreparaten en bouwmaterialen. Verbetert de verspreiding van zand in cement, verhoogt ook de hechtende werking van cement.

-Het wordt ook gebruikt als onderdeel van de lijmen van stofferingpapieren.

In wasmiddelen

De tak van industrie die misschien het hoogste verbruik van carboxymethylcellulose heeft, is in de vervaardiging van zepen en detergentia. Het werkt als een remmend middel dat voorkomt dat vetten, verwijderd van het oppervlak van stoffen door detergentia, met elkaar worden verbonden.

lijmen

-Het wordt gebruikt bij het maken van lijmen voor papier, omdat het niet vlekt, het geen geur afgeeft en het kan worden verwijderd. Dit maakt het ideaal voor gebruik bij de reparatie van boeken of andere materialen.

-Het is ook getest in mengsels met zetmeel en fenol-formaldehyde voor de bereiding van lijmen die het verbinden van houtplaten mogelijk maken.

Wijnindustrie

Het wordt gebruikt om de precipitatie van de wijnsteenzouten in de wijn te voorkomen.

Papierindustrie

-De coating met carboxymethylcellulosepreparaten van waspapier en kartons vermindert het verbruik van wassen. Het vermindert ook het verbruik van drukinkt, wat resulteert in oppervlakken met een hogere helderheid. Bovendien heeft het oppervlak van het papier een grotere zachtheid en een grotere weerstand tegen vetten.

-Carboxymethylcellulose verbetert de hechting tussen de papiervezels en verbetert de kleuring ervan. Het wordt ook gebruikt als een hulpdispergeermiddel bij de extrusie van cellulosepulpvezels, waardoor hun flocculatie wordt voorkomen.

landbouw

Carboxymethylcellulose werkt als een dispergeermiddel voor pesticiden. Bovendien wordt het gebruikt als een lijm om het insecticide te binden aan het oppervlak van de bladeren van de planten. In sommige gevallen wordt het gebruikt als hulpmiddel bij de afbraak van sommige zeer vervuilende meststoffen.

schoonheidsmiddelen

Het wordt gebruikt als verdikkingsmiddel, stabilisator en filmvormer in crèmes, lotions, shampoos en haarverzorgingsproducten. Bovendien wordt het gebruikt bij de bereiding van gels voor gebruik bij gebitsreiniging.

schilderijen

Het wordt gebruikt bij de productie van verven op basis van oliën en vernissen, die als verdikkingsmiddel en dispergeermiddel van pigmenten in vloeistoffen werken.

plastic

Het wordt gebruikt om de viscositeit van latex te verhogen.

keramiek

Het wordt gebruikt om stukken porselein te verbinden, omdat de carboxymethylcelluloseoplossingen ontstaan ​​bij het bakken van weinig as.

Textielindustrie

-Het wordt gebruikt in zijn ruwe vorm om de vervorming van de stoffen te voorkomen. Carboxymethylcellulose, in combinatie met zetmeel, wordt gebruikt in wasserijen. Het wordt ook gebruikt bij het afwerken van stoffen. Tijdens de vervaardiging worden de weefsels geïmpregneerd met carboxymethylcellulose en vervolgens behandeld met zuur en warmte.

-Het wordt gebruikt bij het bedrukken van stoffen en werkt samen als een verdikkingsmiddel voor textielverven en vernissen.

Farmaceutische industrie

-Carboxymethylcellulose wordt gebruikt bij het coaten van geneesmiddelentabletten. Het polymeer is onoplosbaar in maagzuurcondities, maar oplosbaar in de dunne darm, waar de therapeutische middelen worden geabsorbeerd.

-Het wordt ook gebruikt als gelvormers, dragers van geneesmiddelen in de vorm van zalven. Bovendien wordt het gebruikt als een stabiliserend middel in suspensies en emulsies. Het wordt gebruikt als een bioadhesief middel in tabletten die binden aan lichaamsslijm.

referenties

1. Sidley Chemical. (2018). Eigenschappen van natriumcarboxymethylcellulose. Teruggeplaatst van: celluloseether.com
2. Wikipedia. (2018). Carboxymethylcellulose. Teruggeplaatst van: en.wikipedia.org
3. QuimiNet. (11 oktober 2006). De verschillende toepassingen van carboxymethylcellulose. Teruggeplaatst van: quiminet.com
4. Gamboni J. & col. (N.D.). Optimalisatie van cellulose carboxymethylation proces van suikerriet bagasse. [PDF]. Teruggeplaatst van: aaiq.org.ar
5. Een carboxymethylcellulose-heparine-combinatie voor de preventie van chirurgische verklevingen. (2017) The Journal of surgery research 213: 222-233.