Sodium karboksimetil selulosa banyak digunakan dalam industri, farmasi dan produksi makanan. Senyawa ini dibuat atas dasar kayu dan merupakan bahan inert secara biologis, yaitu tidak berpartisipasi dalam proses fisiologis. Karena sifat khusus larutan dengan komponen ini, dimungkinkan untuk mengatur viskositas zat dan parameter teknis lainnya.
Deskripsi
Natrium karboksimetilselulosa (CMC) adalah garam natrium dari asam glikolat selulosa. Nama kimia senyawa menurut nomenklatur IUPAC: poli-1, 4-β-O-karboksimetil-D-piranosil-D-glikopiranosa natrium.
Rumus empiris teknis natrium karboksimetilselulosa: [C6H7 O2 (OH)3-x(OCH2 COONa)x] . Dalam persamaan ini, x adalah derajat substitusi gugus CH2-COOH, dan n adalah derajat polimerisasi.
Rumus struktur ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Properti
Dalam penampilan, natrium karboksimetil selulosa teknis adalah bahan berserat berbentuk tepung, berbutir halus atau tidak berbau dengan kerapatan curah 400–800 kg/m3.
Na-CMC memiliki karakteristik sebagai berikut:
-
berat molekul senyawa – [236];
- larut dengan cepat baik dalam air panas maupun dingin, tidak larut dalam minyak mineral dan cairan organik;
- membentuk film yang tahan terhadap minyak, gemuk, dan pelarut organik;
- meningkatkan viskositas larutan dan menjadikannya tiksotropik - dengan peningkatan aksi mekanis, terjadi penurunan hambatan aliran;
- menyerap uap air dari sumur udara, sehingga zat harus disimpan di ruang kering (dalam kondisi normal mengandung kelembaban 9-11%);
- senyawa tidak beracun, tidak mudah meledak, tetapi dapat menyala dalam keadaan berdebu (suhu penyalaan sendiri +212 °C);
- menunjukkan sifat-sifat polielektrolit anionik dalam larutan.
Ketika suhu berubah, viskositas laboratorium natrium karboksimetil selulosa dalam larutan sangat bervariasi. Ini adalah salah satu karakteristik terpenting dari senyawa ini, yang menentukan ruang lingkup penerapannya. Tingkat polimerisasi yang tinggi memberikan viskositas yang tinggi dan sebaliknya. Pada pH<6 atau lebih besar dari 9, hambatan aliran berkurangturun secara signifikan. Oleh karena itu, garam ini disarankan untuk digunakan di lingkungan yang netral dan sedikit basa. Perubahan viskositas dalam kondisi normal bersifat reversibel.
Natrium karboksimetilselulosa juga memiliki kompatibilitas kimia dengan banyak zat lain (pati, gelatin, gliserin, resin yang larut dalam air, lateks). Saat dipanaskan hingga suhu di atas 200 °C, garam terurai menjadi natrium karbonat.
Faktor utama yang mempengaruhi karakteristik senyawa ini adalah derajat polimerisasi. Kelarutan, stabilitas, sifat mekanik dan higroskopisitas tergantung pada berat molekul. Zat ini diproduksi dalam tujuh tingkat menurut derajat polimerisasi dan dua tingkat menurut kandungan zat utama.
Terima
Natrium karboksimetil selulosa telah diproduksi secara komersial sejak 1946. Produksi CMC sekarang menyumbang setidaknya 47% dari total eter selulosa.
Bahan baku utama untuk sintesis senyawa ini adalah selulosa kayu, polimer organik yang paling umum. Keuntungannya adalah harga rendah, biodegradabilitas, tidak beracun dan kemudahan teknologi pemrosesan.
Natrium karboksimetil selulosa diperoleh dengan mereaksikan selulosa alkali dengan C₂H₃ClO₂ (asam monokloroasetat) atau garam natriumnya. Dalam beberapa tahun terakhir, pekerjaan telah dilakukan untuk menemukan sumber baru untuk ekstraksi bahan baku (rami, jerami, sereal, rami, sisal, dan lainnya), karena permintaan akan bahan ini terus meningkat. Pencucian digunakan untuk meningkatkan kualitas zat.garam jadi dari pengotor, mengaktifkan selulosa atau bertindak dengan radiasi gelombang mikro.
Sodium karboksimetil selulosa: aplikasi industri
Karena sifatnya yang khusus, CMC digunakan untuk tujuan berikut:
- penebalan berbagai formulasi, gelatinisasi;
- mengikat partikel halus dalam film cat (pembentukan film);
- digunakan sebagai agen penahan air;
- stabilisasi sifat fisik dan kimia;
- meningkatkan viskositas larutan untuk mendistribusikan bahan-bahannya secara merata;
- modifikasi reologi;
- pencegahan koagulasi (pelekatan partikel tersuspensi).
Salah satu pengguna terbesar natrium karboksimetil selulosa adalah industri minyak dan gas, di mana senyawa ini digunakan untuk meningkatkan kinerja cairan pengeboran.
Bahan ini juga digunakan dalam pembuatan produk teknis berikut:
- deterjen;
- produk percetakan;
-
mortar untuk pekerjaan finishing konstruksi;
- perekat, bahan ukuran;
- campuran bangunan kering, semen (untuk mencegah retak);
- bahan cat;
- pelumas-pendingin;
- medium untuk mengeraskan rel;
- pelapisan elektroda las dan lain-lain.
Sodium karboksimetil selulosa digunakan untuk menstabilkan busa dalam pemadaman kebakaran, industri makanan, dalam pembuatan parfum dan keramik. Teknisi memperkirakan bahwa senyawa ini digunakan di lebih dari 200 bidang teknik dan kedokteran.
Lapisan pelindung
Salah satu arah yang menjanjikan adalah pengenalan nanopartikel yang disintesis dari suspensi CMC sebagai penstabil aditif dalam pelapis tahan korosi. Ini memungkinkan Anda untuk mengubah struktur polimer, meningkatkan daya rekat dengan bahan dasar, meningkatkan sifat fisik dan mekanik lapisan tanpa peningkatan biaya komposisi yang signifikan. Nanopartikel membentuk mikrokluster, sehingga memungkinkan untuk mendapatkan komposit dengan sifat teknis yang berharga.
Kelebihan suplemen ini juga ramah lingkungan dan biodegradable. Produksinya tidak memerlukan penggunaan pelarut organik, oleh karena itu, risiko pencemaran air limbah dan atmosfer berkurang, tidak perlu menggunakan peralatan khusus dan kisaran suhu tinggi.
Suplemen makanan
Natrium karboksimetilselulosa digunakan sebagai bahan tambahan makanan (E-466) pada konsentrasi tidak lebih dari 8 g/kg. Zat melakukan beberapa fungsi dalam produk:
- penebalan;
- menstabilkan properti;
- tahankelembaban;
- perpanjangan umur simpan;
- pengawetan serat makanan setelah pencairan.
Paling sering senyawa ini ditambahkan ke makanan cepat saji, es krim, kembang gula, selai jeruk, jeli, keju olahan, margarin, yogurt, ikan kaleng.
Kedokteran dan tata rias
Dalam industri farmasi, natrium karboksimetil selulosa digunakan dalam kelompok obat seperti:
- tetes mata, solusi untuk injeksi - untuk memperpanjang efek terapeutik;
- cangkang tablet - untuk mengatur pelepasan zat aktif;
- emulsi, gel dan salep - untuk menstabilkan zat formatif;
- antasida - sebagai penukar ion dan komponen kompleks.
Dalam produksi produk kebersihan dan kosmetik, senyawa ini digunakan sebagai bagian dari pasta gigi, sampo, gel cukur dan shower, dan krim. Fungsi utamanya adalah untuk menstabilkan properti dan memperbaiki tekstur.
Efek pada manusia dan hewan
Natrium karboksimetilselulosa bersifat hipoalergenik, tidak aktif secara biologis, tidak memiliki efek karsinogenik dan tidak mengganggu fungsi reproduksi organisme hidup. Penggunaan sebagai bahan tambahan makanan dalam konsentrasi yang aman tidak menimbulkan akibat negatif. Debu senyawa dapat menyebabkan iritasi jika masuk ke mata dan saluran pernapasan bagian atas (MACaerosol adalah 10 mg/m3).
Film yang mengandung garam natrium melepaskan bahan aktif dalam lingkungan basa usus. Senyawa ini dikeluarkan dari tubuh manusia dan hewan tidak berubah. Di badan air untuk tujuan ekonomi, zat tersebut termasuk dalam kelas bahaya ketiga (cukup berbahaya). MPC dalam hal ini adalah 2 mg/l.
