La carbossimetilcellulosa di sodio è ampiamente utilizzata nell'industria, nei prodotti farmaceutici e nella produzione alimentare. Questo composto è realizzato sulla base del legno ed è un materiale biologicamente inerte, cioè non partecipa a processi fisiologici. Grazie alle speciali proprietà delle soluzioni con questo componente, è possibile regolare la viscosità delle sostanze e altri parametri tecnici.
Descrizione
La carbossimetilcellulosa di sodio (CMC) è il sale di sodio dell'acido glicolico di cellulosa. Il nome chimico del composto secondo la nomenclatura IUPAC: poli-1, 4-β-O-carbossimetil-D-piranosil-D-glicopiranosio sodico.
Formula empirica della carbossimetilcellulosa sodica tecnica: [C6H7 O2 (OH)3-x(OCH2 COONa)x] . In questa espressione, x è il grado di sostituzione dei gruppi CH2-COOH e n è il grado di polimerizzazione.
La formula strutturale è mostrata nella figura seguente.
Proprietà
In apparenza, la carbossimetilcellulosa sodica tecnica è un materiale fibroso polverulento, a grana fine o inodore con una densità apparente di 400–800 kg/m3.
Na-CMC ha le seguenti caratteristiche:
-
peso molecolare del composto – [236];
- si dissolve rapidamente sia in acqua calda che fredda, insolubile in oli minerali e liquidi organici;
- forma film resistenti a oli, grassi e solventi organici;
- aumenta la viscosità delle soluzioni e le rende tissotropiche - con un aumento dell'azione meccanica, si verifica una diminuzione della resistenza al flusso;
- assorbe bene il vapore acqueo dall'aria, quindi la sostanza deve essere conservata in ambienti asciutti (in condizioni normali contiene il 9-11% di umidità);
- il composto non è tossico, non esplosivo, ma può infiammarsi in uno stato polveroso (temperatura di autoaccensione +212 °C);
- mostra le proprietà di un polielettrolita anionico in soluzione.
Quando la temperatura cambia, la viscosità di laboratorio della carbossimetilcellulosa di sodio nelle soluzioni varia notevolmente. Questa è una delle caratteristiche più importanti di questo composto, che determina l'ambito della sua applicazione. Un alto grado di polimerizzazione fornisce un'elevata viscosità e viceversa. A pH<6 o superiore a 9, resistenza al flusso ridottascende in modo significativo. Pertanto, questo sale è consigliabile utilizzare in ambienti neutri e leggermente alcalini. Le variazioni di viscosità in condizioni normali sono reversibili.
La carbossimetilcellulosa di sodio ha anche compatibilità chimica con molte altre sostanze (amido, gelatina, glicerina, resine idrosolubili, lattici). Se riscaldato a temperature superiori a 200 °C, il sale si decompone in carbonato di sodio.
Il principale fattore che influenza le caratteristiche di questo composto è il grado di polimerizzazione. Solubilità, stabilità, proprietà meccaniche e igroscopicità dipendono dal peso molecolare. La sostanza è prodotta in sette gradi secondo il grado di polimerizzazione e due gradi secondo il contenuto della sostanza principale.
Ricevi
La carbossimetilcellulosa di sodio è stata prodotta commercialmente dal 1946. La produzione di CMC ora rappresenta almeno il 47% degli eteri di cellulosa totali.
La materia prima principale per la sintesi di questo composto è la cellulosa di legno, il polimero organico più comune. I suoi vantaggi sono il prezzo basso, la biodegradabilità, la mancanza di tossicità e la facilità della tecnologia di elaborazione.
La carbossimetilcellulosa di sodio si ottiene facendo reagire la cellulosa alcalina con C₂H₃ClO₂ (acido monocloroacetico) o il suo sale sodico. Negli ultimi anni è in corso il lavoro per trovare nuove fonti per l'estrazione delle materie prime (lino, paglia, cereali, juta, sisal e altre), poiché la domanda di questo materiale è in continua crescita. Il lavaggio viene utilizzato per migliorare la qualità della sostanza.il sale finito dalle impurità, attivare la cellulosa o agire su di essa con radiazione a microonde.
Carbossimetilcellulosa di sodio: applicazioni industriali
A causa delle sue speciali proprietà, CMC viene utilizzato per i seguenti scopi:
- addensamento di varie formulazioni, gelatinizzazione;
- legare le particelle fini nei film di vernice (formazione del film);
- usare come agente di ritenzione idrica;
- stabilizzazione delle proprietà fisiche e chimiche;
- aumentare la viscosità delle soluzioni per distribuire uniformemente i loro ingredienti;
- modifica reologica;
- prevenzione della coagulazione (adesione di particelle in sospensione).
Uno dei maggiori utilizzatori di carbossimetilcellulosa sodica è l'industria petrolifera e del gas, dove il composto viene utilizzato per migliorare le prestazioni dei fluidi di perforazione.
La sostanza viene utilizzata anche nella fabbricazione dei seguenti prodotti tecnici:
- detersivi;
- prodotti per la stampa;
- m alte per lavori di finitura edilizia;
- adesivi, materiali di collatura;
- impasti edili a secco, cemento (per evitare fessurazioni);
- materiali verniciati;
- lubrificante-refrigeranti;
- medio per indurire le rotaie;
- rivestimento di elettrodi per saldatura e altri.
La carbossimetilcellulosa di sodio viene utilizzata per stabilizzare la schiuma nella lotta antincendio, nell'industria alimentare, nella produzione di profumi e ceramiche. I tecnici stimano che questo composto sia utilizzato in più di 200 campi dell'ingegneria e della medicina.
Rivestimenti protettivi
Una delle direzioni promettenti è l'introduzione di nanoparticelle sintetizzate da sospensioni di CMC come additivi-stabilizzanti nei rivestimenti resistenti alla corrosione. Ciò consente di modificare la struttura dei polimeri, aumentare l'adesione con il materiale di base, migliorare le proprietà fisiche e meccaniche del rivestimento senza un aumento significativo del costo della composizione. Le nanoparticelle formano microcluster, consentendo di ottenere compositi con preziose proprietà tecniche.
Il vantaggio di questo integratore è anche che è ecologico e biodegradabile. La sua produzione non richiede l'utilizzo di solventi organici, quindi si riduce il rischio di inquinamento delle acque reflue e dell'atmosfera, non è necessario utilizzare attrezzature specializzate e un range di temperatura elevato.
Integratore alimentare
La carbossimetilcellulosa sodica viene utilizzata come additivo alimentare (E-466) a una concentrazione non superiore a 8 g/kg. La sostanza svolge diverse funzioni nei prodotti:
- ispessimento;
- proprietà stabilizzanti;
- tieniumidità;
- estensione della durata di conservazione;
- conservazione della fibra alimentare dopo lo scongelamento.
Molto spesso questo composto viene aggiunto a fast food, gelati, dolciumi, marmellate, gelatine, formaggi fusi, margarina, yogurt, conserve di pesce.
Medicina e cosmetologia
Nell'industria farmaceutica, la carbossimetilcellulosa sodica viene utilizzata in gruppi di farmaci quali:
- collirio, soluzioni iniettabili - per prolungare l'effetto terapeutico;
- compresse - per regolare il rilascio del principio attivo;
- emulsioni, gel e unguenti - per stabilizzare le sostanze formative;
- antiacidi - come componenti di scambio ionico e complessanti.
Nella produzione di prodotti per l'igiene e cosmetici, questo composto viene utilizzato come parte di dentifrici, shampoo, gel da barba e doccia e creme. La funzione principale è stabilizzare le proprietà e migliorare la consistenza.
Effetto su esseri umani e animali
La carbossimetilcellulosa di sodio è ipoallergenica, biologicamente inattiva, non ha un effetto cancerogeno e non altera la funzione riproduttiva degli organismi viventi. L'uso come additivi alimentari in una concentrazione sicura non porta a conseguenze negative. La polvere del composto può causare irritazione se entra negli occhi e nel tratto respiratorio superiore (MACl'aerosol è 10 mg/m3).
Le pellicole contenenti sale sodico rilasciano il principio attivo nell'ambiente alcalino dell'intestino. Il composto viene escreto in alterato dal corpo umano e dagli animali. Nei corpi idrici a fini economici, la sostanza appartiene alla terza classe di pericolo (moderatamente pericolosa). L'MPC in questo caso è 2 mg/l.
