La carboximetilcelulosa sódica se usa ampliamente en la industria, los productos farmacéuticos y la producción de alimentos. Este compuesto está elaborado a base de madera y es un material biológicamente inerte, es decir, no participa en procesos fisiológicos. Debido a las propiedades especiales de las soluciones con este componente, es posible regular la viscosidad de las sustancias y otros parámetros técnicos.
Descripción
La carboximetilcelulosa sódica (CMC) es la sal sódica del ácido glicólico de la celulosa. El nombre químico del compuesto según la nomenclatura IUPAC: poli-1, 4-β-O-carboximetil-D-piranosil-D-glicopiranosa sódica.
Fórmula empírica de la carboximetilcelulosa sódica técnica: [C6H7 O2 (OH)3-x(OCH2 COONa)x] . En esta expresión, x es el grado de sustitución de los grupos CH2-COOH, y n es el grado de polimerización.
La fórmula estructural se muestra en la siguiente figura.
Propiedades
En apariencia, la carboximetilcelulosa sódica técnica es un material fibroso en polvo, de grano fino o inodoro con una densidad aparente de 400–800 kg/m3.
Na-CMC tiene las siguientes características:
-
peso molecular del compuesto – [236];
- se disuelve rápidamente tanto en agua fría como caliente, insoluble en aceites minerales y líquidos orgánicos;
- forma películas resistentes a aceites, grasas y disolventes orgánicos;
- aumenta la viscosidad de las soluciones y las vuelve tixotrópicas: con un aumento de la acción mecánica, se produce una disminución de la resistencia al flujo;
- absorbe bien el vapor de agua del aire, por lo que la sustancia debe almacenarse en habitaciones secas (en condiciones normales contiene 9-11% de humedad);
- el compuesto no es tóxico ni explosivo, pero puede inflamarse en estado polvoriento (temperatura de autoignición +212 °C);
- exhibe las propiedades de un polielectrolito aniónico en soluciones.
Cuando cambia la temperatura, la viscosidad de laboratorio de la carboximetilcelulosa sódica en soluciones varía mucho. Esta es una de las características más importantes de este compuesto, que determina el ámbito de su aplicación. Un alto grado de polimerización proporciona una alta viscosidad y viceversa. A pH<6 o superior a 9, reducción de la resistencia al flujocae significativamente. Por lo tanto, esta sal es recomendable para usar en ambientes neutros y ligeramente alcalinos. Los cambios de viscosidad en condiciones normales son reversibles.
La carboximetilcelulosa sódica también tiene compatibilidad química con muchas otras sustancias (almidón, gelatina, glicerina, resinas solubles en agua, látex). Cuando se calienta a temperaturas superiores a 200 °C, la sal se descompone en carbonato de sodio.
El principal factor que influye en las características de este compuesto es el grado de polimerización. La solubilidad, la estabilidad, las propiedades mecánicas y la higroscopicidad dependen del peso molecular. La sustancia se produce en siete grados según el grado de polimerización y dos grados según el contenido de la sustancia principal.
Recibir
La carboximetilcelulosa sódica se fabrica comercialmente desde 1946. La producción de CMC ahora representa al menos el 47 % del total de éteres de celulosa.
La principal materia prima para la síntesis de este compuesto es la celulosa de madera, el polímero orgánico más común. Sus ventajas son el bajo precio, la biodegradabilidad, la ausencia de toxicidad y la facilidad de la tecnología de procesamiento.
La carboximetilcelulosa sódica se obtiene haciendo reaccionar celulosa alcalina con C₂H₃ClO₂ (ácido monocloroacético) o su sal sódica. En los últimos años se ha trabajado en la búsqueda de nuevas fuentes para la extracción de materias primas (lino, paja, cereales, yute, sisal y otras), ya que la demanda de este material crece constantemente. El lavado se utiliza para mejorar la calidad de la sustancia.la sal terminada de las impurezas, active la celulosa o actúe sobre ella con radiación de microondas.
Carboximetilcelulosa sódica: aplicaciones industriales
Debido a sus propiedades especiales, la CMC se utiliza para los siguientes fines:
- espesamiento de varias formulaciones, gelatinización;
- aglutinación de partículas finas en películas de pintura (formación de película);
- uso como agente de retención de agua;
- estabilización de propiedades físicas y químicas;
- aumentar la viscosidad de las soluciones para distribuir uniformemente sus ingredientes;
- modificación reológica;
- prevención de la coagulación (adhesión de partículas en suspensión).
Uno de los mayores usuarios de carboximetilcelulosa sódica es la industria del petróleo y el gas, donde el compuesto se utiliza para mejorar el rendimiento de los fluidos de perforación.
La sustancia también se utiliza en la fabricación de los siguientes productos técnicos:
- detergentes;
- impresión de productos;
- morteros para trabajos de acabado de la construcción;
- adhesivos, materiales de encolado;
- mezclas de construcción secas, cemento (para evitar grietas);
- materiales de pintura;
- lubricante-refrigerantes;
- medio para endurecer rieles;
- revestimiento de electrodos de soldadura y otros.
La carboximetilcelulosa sódica se utiliza para estabilizar la espuma en la lucha contra incendios, la industria alimentaria, en la fabricación de perfumes y cerámica. Los técnicos estiman que este compuesto se utiliza en más de 200 campos de la ingeniería y la medicina.
Recubrimientos protectores
Una de las direcciones prometedoras es la introducción de nanopartículas sintetizadas a partir de suspensiones de CMC como aditivos estabilizadores en recubrimientos resistentes a la corrosión. Esto le permite cambiar la estructura de los polímeros, aumentar la adherencia con el material base, mejorar las propiedades físicas y mecánicas del recubrimiento sin un aumento significativo en el costo de la composición. Las nanopartículas forman microclusters, lo que permite obtener compuestos con valiosas propiedades técnicas.
La ventaja de este suplemento también es que es ecológico y biodegradable. Su producción no requiere el uso de solventes orgánicos, por lo tanto, se reduce el riesgo de contaminación de las aguas residuales y la atmósfera, no hay necesidad de utilizar equipos especializados y un rango de temperatura alto.
Suplemento dietético
La carboximetilcelulosa sódica se utiliza como aditivo alimentario (E-466) en una concentración no superior a 8 g/kg. La sustancia realiza varias funciones en los productos:
- engrosamiento;
- propiedades estabilizadoras;
- mantenerhumedad;
- extensión de la vida útil;
- preservación de la fibra dietética después de la descongelación.
La mayoría de las veces, este compuesto se agrega a la comida rápida, helados, dulces, mermeladas, jaleas, queso procesado, margarina, yogur, pescado enlatado.
Medicina y cosmetología
En la industria farmacéutica, la carboximetilcelulosa sódica se utiliza en grupos de fármacos como:
- colirios, soluciones para inyecciones - para prolongar el efecto terapéutico;
- cubiertas de tabletas - para regular la liberación de la sustancia activa;
- emulsiones, geles y ungüentos - para estabilizar las sustancias formativas;
- antiácidos - como componentes de intercambio iónico y complejantes.
En la producción de productos de higiene y cosméticos, este compuesto se utiliza como parte de pastas de dientes, champús, geles de afeitar y de ducha, y cremas. La función principal es estabilizar las propiedades y mejorar la textura.
Efecto en humanos y animales
La carboximetilcelulosa sódica es hipoalergénica, biológicamente inactiva, no tiene efectos cancerígenos y no perjudica la función reproductiva de los organismos vivos. El uso como aditivos alimentarios en una concentración segura no tiene consecuencias negativas. El polvo del compuesto puede causar irritación si entra en los ojos y en las vías respiratorias superiores (MACaerosol es 10 mg/m3).
Las películas que contienen sal de sodio liberan el ingrediente activo en el ambiente alcalino del intestino. El compuesto se excreta del cuerpo humano y de los animales sin cambios. En masas de agua con fines económicos, la sustancia pertenece a la tercera clase de peligro (moderadamente peligrosa). MPC en este caso es de 2 mg/l.
