CARBOXYMETHYLCELLULOSE: KENMERKEN, STRUCTUUR, SYNTHESE, TOEPASSINGEN - CHEMIE - 2026

De carboxymethylcellulose is een verbinding die is afgeleid van cellulose, een polymeer van glucose. Het ontvangt ook de namen van cellulose of carmellose-gom. Het kan de vorm hebben van natriumzout.

Carboxymethylcellulose is hygroscopisch en oplosbaar in water, in tegenstelling tot cellulose, dat onoplosbaar is in water. Sommige –CH ₂ OH- groepen van de glucosemoleculen die cellulose vormen, worden vervangen door –CH ₂ OCH ₂ COOH-groepen. Deze vervanging geeft ionische eigenschappen aan de structuur.

Bron: door LHcheM, van Wikimedia Commons

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 (C ₆ H ₁₀ O ₅ ) _n met een minimumwaarde van 2000 voor n. Het polymeer kan een lineaire of vezelachtige structuur hebben en is het hoofdbestanddeel van de plantencelwand.

Zijn compacte structuur is ondoordringbaar voor water en daardoor onoplosbaar. Ondanks dat het uit glucose bestaat, kan cellulose niet door dieren worden gebruikt, omdat ze het cellulase-enzym missen om de β1,4-glucosidebindingen te verbreken.

De carboxymethylgroep gehecht aan cellulose geeft carboxymethylcellulose een negatief geladen oppervlak. Deze ladingen maken het gebruik ervan in de ionenuitwisselingschromatografietechniek mogelijk en fungeert als een kationenwisselaar die wordt gebruikt bij de zuivering van eiwitten.

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

Fysische en chemische eigenschappen

Formule

RnOCH _2- COOH

Fysiek uiterlijk

Wit poeder. Natriumcarboxymethylcellulose: witte of melkachtige vezelachtige deeltjes.

Ruik en proef

Geurloos en smaakloos.

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 / cm ³ .

Zuurgraad

Het lijkt op azijnzuur en de dissociatieconstante is 5 x ^10-5 .

Structuur

Bron: door Elrond, van Wikimedia Commons

De bovenste afbeelding toont de structuur van een carboxymethylcellulose-monomeereenheid. Merk op dat de H hydroxylgroepen gesubstitueerd door CH ₂ COOH -groepen ; behalve de OH-groep op C-3. Dat wil zeggen, volgens de afbeelding is het polymeer niet volledig gesubstitueerd.

CH ₂ COOH- groepen kunnen deprotoneren en zichzelf omringen door elektrostatische aantrekking van Na ⁺ -kationen : CH ₂ COO ^- Na ⁺ . Het is dankzij hen dat carboxymethylcellulose zeer oplosbaar is in water, omdat het er waterstofbindingen mee kan vormen (CH ₂ COOH-OH ₂ ). Dit is de hoofdoorzaak van het uitgesproken hydrofiele en hygroscopische karakter.

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

Daarom, hoe groter de mate van substitutie van OH door CH ₂ COOH, hoe groter de hydrofilie van het verkregen cellulose. Microscopisch is dit verschil misschien niet erg duidelijk; maar op macroscopische schaal zou het hetzelfde zijn als het kunnen oplossen van een blok hout in een bak met water als dergelijke vervangingen ter plaatse zouden plaatsvinden.

Synthese

Om carboxymethylcellulose te verkrijgen, uit cellulosevezels, wordt de Druvacell-procedure gevolgd:

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

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

RceOH + NaOH => RceOH ∙ NaOH

C) Cellulosevezels gebonden aan NaOH reageren vervolgens met natriumchlooracetaat, waardoor natriumcarboxymethylcellulose wordt geproduceerd:

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

Binding van de COO ^- groep aan cellulose om carboxymethiclulose te vormen, maakt het oplosbaar in water en reactiever.

Waar is het voor (gebruikt)

Carboxymethylcellulose heeft tal van toepassingen en toepassingen vanwege zijn hydrofiliciteit en zijn vermogen om te combineren met talrijke verbindingen. Onder de toepassingen zijn de volgende.

Voedingsmiddelen

-Het wordt gebruikt als verdikkingsmiddel en stabilisator voor voedsel. Bovendien wordt het gebruikt als voedingsvezel en emulgator. Het wordt gebruikt bij het schudden van ijs, crèmes en crèmes, en als hulpmiddel bij de vorming van gelatinegels en puddingen.

-Gebruikt als suspendeermiddel in vruchtensappen en als 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.

Geneesmiddel

-Carboxymethylcellulose-oplossingen vormen gels die worden gebruikt bij hart-, thoracale en cornea-operaties.

-Bij operaties aan de borst worden de longen geniet en bedekt met een carboxymethylcellulose-oplossing. Dit om lekkage van de lucht in de longblaasjes en het binnendringen van vloeistoffen in de longen te voorkomen.

-In de tak van 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 kraakbeen te voorkomen.

-Het wordt gebruikt bij de behandeling van droogheid en oogirritatie. Het wordt ook gebruikt als beschermend middel om beschadiging van de oogbol te voorkomen, zoals kan optreden bij het plaatsen van contactlenzen.

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

-Een combinatie van carboxymethylcellulose-heparine is gebruikt om adhesie tijdens operaties te voorkomen.

Bouwindustrie

-Werkt als een stabiliserend en hydrofiel middel in de meeste cementpreparaten en constructiematerialen. Het verbetert de verspreiding van zand in het cement, daarnaast verhoogt het de hechtende werking van het cement.

-Het wordt ook gebruikt als onderdeel van de kleefstoffen voor bekledingspapier.

In wasmiddelen

De bedrijfstak die wellicht het meeste carboxymethylcellulose gebruikt, is de productie van zeep en wasmiddelen. Het werkt als een remmend middel dat verhindert dat vetten die door wasmiddelen van het oppervlak van stoffen zijn verwijderd, zich er weer bij aansluiten.

Lijmen

-Het wordt gebruikt bij het maken van kleefstoffen voor het papier, omdat het er geen vlekken op maakt, het geen geur afgeeft en het is verwijderbaar. Dit maakt het ideaal om te gebruiken bij het repareren van boeken of andere materialen.

-Het is ook getest in mengsels met zetmeel en fenol-formaldehyde voor de productie van lijmen die de verbinding van houten platen mogelijk maken.

Wijnindustrie

Het wordt gebruikt om het neerslaan van de in de wijn aanwezige wijnsteenzouten te voorkomen.

Papierindustrie

-De coating met carboxymethylcellulosepreparaten van waspapier en karton vermindert het verbruik van was. Het vermindert ook het verbruik van drukinkt, wat resulteert in meer glanzende oppervlakken. Bovendien is het oppervlak van het papier gladder en beter bestand tegen vet.

-Carboxymethylcellulose verbetert de hechting tussen de papiervezels en verbetert hun kleur. Het wordt ook gebruikt als een hulpdispergeermiddel bij de extrusie van de vezels van de cellulosepulp, waardoor uitvlokking wordt vermeden.

landbouw

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

Cosmetica

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.

Verven

Het wordt gebruikt bij de productie van verven en vernissen op oliebasis en werkt als verdikkings- en dispergeermiddel voor pigmenten in vloeistoffen.

Kunststoffen

Het wordt gebruikt om de viscositeit van latex te verhogen.

Keramiek

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

Textielindustrie

-Het wordt in zijn ruwe vorm gebruikt om 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 fabricage 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 verdikkingsmiddel voor textielverven en -vernissen.

Farmaceutische industrie

-Carboxymethylcellulose wordt gebruikt in de coating van medicijntabletten. Het polymeer is onoplosbaar in zure maagaandoeningen, maar oplosbaar in de dunne darm, waar therapeutische middelen worden geabsorbeerd.

-Het wordt ook gebruikt als gelvormer, medicijndragers in de vorm van zalven. Bovendien wordt het gebruikt als stabilisator in suspensies en emulsies. Het wordt gebruikt als bioadhesief in tabletten die zich binden aan lichaamsslijm.

Referenties

1. Sidley Chemical. (2018). Eigenschappen van natriumcarboxymethylcellulose. Hersteld van: celluloseether.com
2. Wikipedia. (2018). Carboxymethylcellulose. Hersteld van: es.wikipedia.org
3. QuimiNet. (11 oktober 2006). De verschillende toepassingen van carboxymethylcellulose. Hersteld van: quiminet.com
4. Gamboni J. & col. (sf). Optimalisatie van het carboxymethyleringsproces van cellulose uit suikerrietbagasse. . Hersteld van: aaiq.org.ar
5. Een carboxymethylellulose-heparine-combinatie voor het voorkomen van chirurgische verklevingen. (2017) The Journal of chirurgisch onderzoek 213: 222-233.