Propriétés de la cellulose carboxyméthylique

Carboxyméthylcellulose (CMC)Est un éther de cellulose soluble dans l'eau largement utilisé, qui est fabriqué à partir de cellulose naturelle par des réactions chimiques telles que l'alcalinisation et l'éthérification. En raison de son bon épaississement, rétention d'eau, stabilité d'émulsification et biocompatibilité, la CMC est largement utilisée dans les aliments, la médecine, le pétrole, la céramique, la fabrication du papier, les produits chimiques quotidiens et d'autres domaines.

1. structure chimique et classification

La carboxyméthylcellulose est un polymère linéaire anionique, dont l'unité structurelle de base est le glucose, et la chaîne principale de cellulose reliée par des liaisons β-1,4 glycosidiques, une partie de ses groupes hydroxyle (-OH) sont remplacés par du carboxyméthyle (-CH₂COOH). Le degré de substitution carboxyméthyle est exprimé en «degré de substitution (DS)», qui varie généralement de 0.4 à 1.4. Plus le DS est élevé, meilleure est la solubilité et les performances du CMC.

CMC peut être divisé en types suivants selon le degré de substitution, la pureté et le degré de sel de sodium:

Qualité industrielle CMC

CMC de qualité pure

CMC de haute pureté (comme pour la nourriture ou la médecine)

Dans les applications commerciales, sa forme de sel de sodium, la carboxyméthylcellulose de sodium (CMC-Na), est couramment utilisée car elle est plus stable et plus soluble dans l'eau.

2. propriétés physiques et chimiques

2.1. Apparence

Le CMC est généralement une poudre ou des granules blancs ou jaune clair, inodore et insipide. Il est hygroscopique et absorbe facilement l'eau et les agglomérats dans l'air.

2.2. Solubilité

La CMC est un polymère hydrosoluble typique qui peut être rapidement dispersé dans de l'eau froide pour former une solution colloïdale claire ou légèrement trouble. Il est insoluble dans les solvants organiques tels que l'éthanol et l'éther, mais peut former un précipité avec un solvant mélangé eau-alcool. La solubilité est affectée par des facteurs tels que le poids moléculaire, le degré de substitution et le pH.

2.3. Stabilité pH

La CMC a une bonne stabilité dans la plage de pH de 4 à 10. Dans des conditions alcalines neutres ou faibles, la performance est stable. S'il se trouve dans un acide fort ou un environnement alcalin fort, il est facile à hydrolyser et à dégrader, ce qui entraîne une diminution de la viscosité.

2.4. Stabilité thermique

La poudre sèche de CMC est relativement stable à température ambiante et elle commencera à se décomposer lorsqu'elle est chauffée à plus de 200 ° C. En solution aqueuse, il peut rester stable lorsqu'il est chauffé à environ 70 ° C, et la viscosité diminuera progressivement au-dessus de cette température.

3. comportement rhéologique

La CMC est un fluide pseudoplastique typique (type d'amincissement par cisaillement). Autrement dit: la viscosité est élevée à de faibles taux de cisaillement et la viscosité diminue à mesure que le taux de cisaillement augmente. Cette propriété rhéologique est très importante pour les produits tels que les revêtements, les dentifrices et les détergents, et contribue à améliorer la stabilité du stockage et les propriétés de construction.

Le CMC présente également une certaine thixotropie, c'est-à-dire que la viscosité diminue après agitation et récupère partiellement après la position debout, ce qui est très bénéfique dans les situations où «un flux de construction et une utilisation stable» sont nécessaires.

4. propriétés filmotrices et émulsifiantes

CMC a une certaine propriété filmogène et peut former un film uniforme et flexible. Il est souvent utilisé dans les revêtements, le collage de papier, les revêtements alimentaires, etc. De plus, ses propriétés anioniques lui confèrent un certain effet d'émulsification et de stabilisation de dispersion, qui peut stabiliser le mélange huile-eau et empêcher la séparation de phase.

5. rétention d'eau et protection colloïde

La CMC peut améliorer considérablement les performances de rétention d'eau du système, en particulier dans le mortier de construction, la colle à carrelage et la transformation des aliments, ce qui peut effectivement empêcher la perte d'eau et améliorer les performances de construction ou de goût. Sa capacité de protection colloïdale est également forte, ce qui peut stabiliser la suspension et empêcher la floculation et la précipitation des particules.

6. biocompatibilité et sécurité

La CMC est dérivée de la cellulose naturelle, a une bonne biocompatibilité et biodégradabilité, une faible toxicité et est largement utilisée en médecine et dans les aliments. Par exemple, il est utilisé comme adhésif pour comprimé et matériau à libération prolongée dans les médicaments; comme épaississant, stabilisant, humectant, etc. dans les aliments.

7. Compatibilité avec d'autres substances

La CMC a une bonne compatibilité dans une variété de systèmes, mais elle peut réagir et précipiter lorsqu'elle est mélangée avec des polymères cationiques ou des électrolytes forts. De plus, des ions métalliques très valents (tels que Fedéc., Cabavarder) peuvent également provoquer des précipitations CMC, et le type et la concentration appropriés doivent être sélectionnés en fonction du scénario d'utilisation.

8. Facteurs influant sur la performance du CMC

Degré de substitution (DS): affecte la solubilité, la viscosité et la stabilité de la solution.

Poids moléculaire: détermine directement la performance de viscosité. Plus le poids moléculaire est grand, plus la viscosité est élevée.

Pureté et teneur en sodium: affecter la transparence de la solution et son applicabilité à des fins alimentaires et médicales.

Concentration en solution: plus la concentration est élevée, plus la viscosité est grande, jusqu'à formation d'un état de gel.

La carboxyméthylcellulose (CMC) est un matériau polymère soluble dans l'eauAvec d'excellentes performances et une large application. Il intègre de multiples fonctions telles que l'épaississement, la rétention d'eau, la dispersion, l'émulsification, la formation de film et la liaison. Il est naturellement dérivé, dégradable et n'a aucun effet secondaire toxique. Il a une valeur d'application extrêmement élevée dans les domaines de la nourriture, de la médecine et des produits chimiques quotidiens. À l'avenir, avec l'augmentation de la demande de matériaux verts et respectueux de l'environnement, la CMC devrait jouer un rôle dans des domaines plus émergents.