ნატრიუმის კარბოქსიმეთილცელულოზა ფართოდ გამოიყენება მრეწველობაში, ფარმაცევტულ და საკვების წარმოებაში. ეს ნაერთი დამზადებულია ხის ბაზაზე და არის ბიოლოგიურად ინერტული მასალა, ანუ არ მონაწილეობს ფიზიოლოგიურ პროცესებში. ამ კომპონენტის მქონე ხსნარების განსაკუთრებული თვისებების გამო, შესაძლებელია ნივთიერებების სიბლანტის და სხვა ტექნიკური პარამეტრების რეგულირება.
აღწერა
ნატრიუმის კარბოქსიმეთილცელულოზა (CMC) არის ცელულოზა გლიკოლის მჟავას ნატრიუმის მარილი. ნაერთის ქიმიური დასახელება IUPAC ნომენკლატურის მიხედვით: პოლი-1, 4-β-O-კარბოქსიმეთილ-D-პირანოზილ-D-გლიკოპირანოზა ნატრიუმი.
ნატრიუმის კარბოქსიმეთილცელულოზის ემპირიული ფორმულა ტექნიკური: [C6H7 O2 (OH)3-x(OCH2 COONa)x] . ამ გამოსახულებაში x არის CH2-COOH ჯგუფების ჩანაცვლების ხარისხი და n არის პოლიმერიზაციის ხარისხი.
სტრუქტურული ფორმულა ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ ფიგურაში.
თვისებები
გარეგნულად, ტექნიკური ნატრიუმის კარბოქსიმეთილცელულოზა არის ფხვნილი, წვრილმარცვლოვანი ან უსუნო ბოჭკოვანი მასალა 400–800 კგ/მ სიმკვრივით3..
Na-CMC აქვს შემდეგი მახასიათებლები:
-
ნაერთის
მოლეკულური წონა – [236];
- სწრაფად იხსნება როგორც ცხელ, ასევე ცივ წყალში, არ იხსნება მინერალურ ზეთებსა და ორგანულ სითხეებში;
- აყალიბებს მდგრად ფენებს ზეთების, ცხიმებისა და ორგანული გამხსნელების მიმართ;
- ზრდის ხსნარების სიბლანტეს და ხდის მათ თიქსოტროპულს - მექანიკური მოქმედების მატებასთან ერთად ხდება ნაკადის წინააღმდეგობის დაქვეითება;
- შთანთქავს წყლის ორთქლს ჰაერიდან, ამიტომ ნივთიერება უნდა ინახებოდეს მშრალ ოთახებში (ნორმალურ პირობებში შეიცავს 9-11% ტენიანობას);
- ნაერთი არატოქსიკურია, ფეთქებადი, მაგრამ შეიძლება აალდეს მტვრიან მდგომარეობაში (თვითანთების ტემპერატურა +212 °C);
- ავლენს ანიონური პოლიელექტროლიტის თვისებებს ხსნარებში.
როდესაც ტემპერატურა იცვლება, ნატრიუმის კარბოქსიმეთილცელულოზის ლაბორატორიული სიბლანტე ხსნარებში მნიშვნელოვნად განსხვავდება. ეს არის ამ ნაერთის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი მახასიათებელი, რომელიც განსაზღვრავს მისი გამოყენების ფარგლებს. პოლიმერიზაციის მაღალი ხარისხი უზრუნველყოფს მაღალ სიბლანტეს და პირიქით. pH<6-ზე ან 9-ზე მეტი, შემცირდა ნაკადის წინააღმდეგობამნიშვნელოვნად ეცემა. ამიტომ, ამ მარილის გამოყენება მიზანშეწონილია ნეიტრალურ და ოდნავ ტუტე გარემოში. სიბლანტის ცვლილებები ნორმალურ პირობებში შექცევადია.
ნატრიუმის კარბოქსიმეთილცელულოზას ასევე აქვს ქიმიური თავსებადობა ბევრ სხვა ნივთიერებასთან (სახამებელი, ჟელატინი, გლიცერინი, წყალში ხსნადი ფისები, ლატექსები). 200 °C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე გაცხელებისას მარილი იშლება ნატრიუმის კარბონატად.
ამ ნაერთის მახასიათებლებზე მოქმედი მთავარი ფაქტორი არის პოლიმერიზაციის ხარისხი. ხსნადობა, სტაბილურობა, მექანიკური თვისებები და ჰიგიროსკოპიულობა დამოკიდებულია მოლეკულურ წონაზე. ნივთიერება იწარმოება შვიდ კლასში პოლიმერიზაციის ხარისხის მიხედვით და ორ ხარისხად ძირითადი ნივთიერების შემცველობის მიხედვით.
მიიღე
ნატრიუმის კარბოქსიმეთილცელულოზა კომერციულად იწარმოება 1946 წლიდან. CMC წარმოება ახლა შეადგენს მთლიანი ცელულოზის ეთერების სულ მცირე 47%-ს.
ამ ნაერთის სინთეზის ძირითადი ნედლეული არის ხის ცელულოზა, ყველაზე გავრცელებული ორგანული პოლიმერი. მისი უპირატესობებია დაბალი ფასი, ბიოდეგრადირება, ტოქსიკურობის ნაკლებობა და დამუშავების ტექნოლოგიის სიმარტივე.
ნატრიუმის კარბოქსიმეთილცელულოზა მიიღება ტუტე ცელულოზის C2H3ClO2 (მონოქლოროძმარმჟავა) ან მის ნატრიუმის მარილთან ურთიერთქმედებით. ბოლო წლებში მიმდინარეობს მუშაობა ნედლეულის (სელი, ჩალა, მარცვლეული, ჯუთა, სიზალი და სხვა) მოპოვების ახალი წყაროების მოძიებაზე, რადგან ამ მასალაზე მოთხოვნა მუდმივად იზრდება. სარეცხი გამოიყენება ნივთიერების ხარისხის გასაუმჯობესებლად.მზა მარილი მინარევებისაგან, ააქტიურებს ცელულოზას ან მოქმედებს მასზე მიკროტალღური გამოსხივებით.
ნატრიუმის კარბოქსიმეთილცელულოზა: სამრეწველო გამოყენება
განსაკუთრებული თვისებების გამო, CMC გამოიყენება შემდეგი მიზნებისთვის:
- სხვადასხვა ფორმულირებების გასქელება, ჟელატინიზაცია;
- წვრილი ნაწილაკების შებოჭვა საღებავის ფენებში (ფილის ფორმირება);
- გამოიყენეთ როგორც წყლის შემაკავებელი აგენტი;
- ფიზიკური და ქიმიური თვისებების სტაბილიზაცია;
- ხსნარების სიბლანტის გაზრდა მათი ინგრედიენტების თანაბრად განაწილებისთვის;
- რეოლოგიური მოდიფიკაცია;
- კოაგულაციის პრევენცია (შეჩერებული ნაწილაკების ადჰეზია).
ნატრიუმის კარბოქსიმეთილცელულოზის ერთ-ერთი ყველაზე დიდი მომხმარებელია ნავთობისა და გაზის ინდუსტრია, სადაც ნაერთი გამოიყენება საბურღი სითხეების მუშაობის გასაუმჯობესებლად.
ნივთიერება ასევე გამოიყენება შემდეგი ტექნიკური პროდუქტების წარმოებაში:
- სარეცხი საშუალებები;
- საბეჭდი პროდუქტები;
- ნაღმტყორცნები სამშენებლო დასრულების სამუშაოებისთვის;
- წებოვნება, ზომის მასალები;
- მშრალი სამშენებლო ნარევები, ცემენტი (გატეხვის თავიდან ასაცილებლად);
- საღებავი მასალები;
- საპოხი-გამაგრილებლები;
- საშუალო რელსების გამკვრივებისთვის;
- დაფარვის შედუღების ელექტროდები და სხვა.
ნატრიუმის კარბოქსიმეთილცელულოზა გამოიყენება ქაფის სტაბილიზაციისთვის ხანძარსაწინააღმდეგო, კვების მრეწველობაში, სუნამოების და კერამიკის წარმოებაში. ტექნიკოსების შეფასებით, ეს ნაერთი გამოიყენება ინჟინერიისა და მედიცინის 200-ზე მეტ დარგში.
დამცავი საფარი
ერთ-ერთი პერსპექტიული მიმართულებაა CMC სუსპენზიებიდან სინთეზირებული ნანონაწილაკების დანერგვა, როგორც დანამატ-სტაბილიზატორები კოროზიისადმი მდგრად საფარებში. ეს საშუალებას გაძლევთ შეცვალოთ პოლიმერების სტრუქტურა, გაზარდოთ გადაბმა საბაზისო მასალასთან, გააუმჯობესოთ საფარის ფიზიკური და მექანიკური თვისებები კომპოზიციის ღირებულების მნიშვნელოვანი ზრდის გარეშე. ნანონაწილაკები ქმნიან მიკროკლასტერებს, რაც შესაძლებელს ხდის ღირებული ტექნიკური თვისებების მქონე კომპოზიტების მიღებას.
ამ დანამატის უპირატესობა ისიც არის, რომ ის ეკოლოგიურად სუფთა და ბიოდეგრადირებადია. მისი წარმოება არ საჭიროებს ორგანული გამხსნელების გამოყენებას, შესაბამისად, მცირდება ჩამდინარე წყლების და ატმოსფეროს დაბინძურების რისკი, არ არის საჭირო სპეციალიზებული აღჭურვილობის გამოყენება და მაღალი ტემპერატურის დიაპაზონი.
დიეტური დანამატი
კარბოქსიმეთილცელულოზა ნატრიუმი გამოიყენება როგორც საკვები დანამატი (E-466) არაუმეტეს 8 გ/კგ კონცენტრაციით. ნივთიერება ასრულებს რამდენიმე ფუნქციას პროდუქტებში:
- გასქელება;
- სტაბილიზაციის თვისებები;
- გააჩერეტენიანობა;
- შელფის ვადის გახანგრძლივება;
- დიეტური ბოჭკოების შენარჩუნება გაყინვის შემდეგ.
ყველაზე ხშირად ამ ნაერთს უმატებენ ფასტფუდს, ნაყინს, საკონდიტრო ნაწარმს, მარმელადს, ჟელეს, დამუშავებულ ყველს, მარგარინს, იოგურტს, დაკონსერვებულ თევზს.
მედიცინა და კოსმეტოლოგია
ფარმაცევტულ ინდუსტრიაში ნატრიუმის კარბოქსიმეთილცელულოზა გამოიყენება წამლების ჯგუფებში, როგორიცაა:
- თვალის წვეთები, საინექციო ხსნარები - თერაპიული ეფექტის გასახანგრძლივებლად;
- ტაბლეტის ჭურვი - აქტიური ნივთიერების გამოყოფის რეგულირებისთვის;
- ემულსიები, გელები და მალამოები - წარმომქმნელი ნივთიერებების სტაბილიზაციისთვის;
- ანტაციდები - როგორც იონგამცვლელი და კომპლექსური კომპონენტები.
ჰიგიენური და კოსმეტიკური საშუალებების წარმოებაში ეს ნაერთი გამოიყენება კბილის პასტების, შამპუნების, საპარსი და შხაპის გელებისა და კრემების ნაწილად. მთავარი ფუნქციაა თვისებების სტაბილიზაცია და ტექსტურის გაუმჯობესება.
ზემოქმედება ადამიანებზე და ცხოველებზე
ნატრიუმის კარბოქსიმეთილცელულოზა არის ჰიპოალერგიული, ბიოლოგიურად არააქტიური, არ გააჩნია კანცეროგენული მოქმედება და არ აზიანებს ცოცხალი ორგანიზმების რეპროდუქციულ ფუნქციას. საკვებ დანამატებად გამოყენება უსაფრთხო კონცენტრაციაში არ იწვევს უარყოფით შედეგებს. ნაერთის მტვერმა შეიძლება გამოიწვიოს გაღიზიანება თვალებში და ზედა სასუნთქ გზებში (MAC)აეროზოლი არის 10 მგ/მ3).
ნატრიუმის მარილის შემცველი ფილმები ათავისუფლებს აქტიურ ინგრედიენტს ნაწლავის ტუტე გარემოში. ნაერთი გამოიყოფა ადამიანის ორგანიზმიდან და ცხოველებიდან უცვლელი სახით. წყლის ობიექტებში ეკონომიკური მიზნებისთვის ნივთიერება მიეკუთვნება მესამე საშიშროების კლასს (ზომიერად სახიფათო). MPC ამ შემთხვევაში არის 2 მგ/ლ.
