La carboxyméthylcellulose sodique est largement utilisée dans l'industrie, les produits pharmaceutiques et la production alimentaire. Ce composé est fabriqué à base de bois et est un matériau biologiquement inerte, c'est-à-dire qu'il ne participe pas aux processus physiologiques. En raison des propriétés particulières des solutions contenant ce composant, il est possible de réguler la viscosité des substances et d'autres paramètres techniques.
Description
La carboxyméthylcellulose sodique (CMC) est le sel de sodium de l'acide glycolique de cellulose. Nom chimique du composé selon la nomenclature IUPAC: poly-1, 4-β-O-carboxyméthyl-D-pyranosyl-D-glycopyranose sodique.
Formule empirique de la carboxyméthylcellulose sodique technique: [C6H7 O2 (OH)3-x(OCH2 COONa)x] . Dans cette expression, x est le degré de substitution des groupes CH2-COOH, et n est le degré de polymérisation.
La formule structurelle est illustrée dans la figure ci-dessous.
Propriétés
En apparence, la carboxyméthylcellulose sodique technique est un matériau fibreux pulvérulent, à grains fins ou inodore, d'une densité apparente de 400 à 800 kg/m3.
Na-CMC a les caractéristiques suivantes:
-
poids moléculaire du composé – [236];
- se dissout rapidement dans l'eau chaude et froide, insoluble dans les huiles minérales et les liquides organiques;
- forme des films résistants aux huiles, graisses et solvants organiques;
- augmente la viscosité des solutions et les rend thixotropes - avec une augmentation de l'action mécanique, une diminution de la résistance à l'écoulement se produit;
- absorbe la vapeur d'eau du puits d'air, de sorte que la substance doit être stockée dans des pièces sèches (dans des conditions normales, elle contient 9 à 11 % d'humidité);
- le composé est non toxique, non explosif, mais peut s'enflammer à l'état poussiéreux (température d'auto-inflammation +212 °C);
- présente les propriétés d'un polyélectrolyte anionique en solution.
Lorsque la température change, la viscosité en laboratoire de la carboxyméthylcellulose sodique dans les solutions varie considérablement. C'est l'une des caractéristiques les plus importantes de ce composé, qui détermine la portée de son application. Un degré élevé de polymérisation fournit une viscosité élevée et vice versa. À pH<6 ou supérieur à 9, résistance à l'écoulement réduitebaisse significativement. Par conséquent, il est conseillé d'utiliser ce sel dans des environnements neutres et légèrement alcalins. Les changements de viscosité dans des conditions normales sont réversibles.
La carboxyméthylcellulose sodique a également une compatibilité chimique avec de nombreuses autres substances (amidon, gélatine, glycérine, résines hydrosolubles, latex). Lorsqu'il est chauffé à des températures supérieures à 200 °C, le sel se décompose en carbonate de sodium.
Le principal facteur influençant les caractéristiques de ce composé est le degré de polymérisation. La solubilité, la stabilité, les propriétés mécaniques et l'hygroscopicité dépendent du poids moléculaire. La substance est produite en sept qualités selon le degré de polymérisation et en deux qualités selon le contenu de la substance principale.
Recevoir
La carboxyméthylcellulose sodique est fabriquée commercialement depuis 1946. La production de CMC représente aujourd'hui au moins 47 % du total des éthers de cellulose.
La principale matière première pour la synthèse de ce composé est la cellulose de bois, le polymère organique le plus courant. Ses avantages sont le faible prix, la biodégradabilité, l'absence de toxicité et la facilité de la technologie de traitement.
La carboxyméthylcellulose sodique est obtenue en faisant réagir de la cellulose alcaline avec du C₂H₃ClO₂ (acide monochloroacétique) ou son sel de sodium. Depuis quelques années, des travaux sont en cours pour trouver de nouvelles sources d'extraction de matières premières (lin, paille, céréales, jute, sisal et autres), car la demande pour ce matériau ne cesse de croître. Le lavage est utilisé pour améliorer la qualité de la substance.le sel fini des impuretés, activez la cellulose ou agissez dessus avec un rayonnement micro-ondes.
Carboxyméthylcellulose sodique: applications industrielles
En raison de ses propriétés particulières, le CMC est utilisé aux fins suivantes:
- épaississement de diverses formulations, gélatinisation;
- liaison des particules fines dans les films de peinture (formation de film);
- utilisation comme agent de rétention d'eau;
- stabilisation des propriétés physiques et chimiques;
- augmenter la viscosité des solutions pour répartir uniformément leurs ingrédients;
- modification rhéologique;
- prévention de la coagulation (adhérence des particules en suspension).
L'industrie pétrolière et gazière est l'un des plus grands utilisateurs de carboxyméthylcellulose sodique, où le composé est utilisé pour améliorer les performances des fluides de forage.
La substance est également utilisée dans la fabrication des produits techniques suivants:
- détergents;
- produits d'impression;
- mortiers pour les travaux de finition de la construction;
- adhésifs, matériaux d'encollage;
- mélanges de construction secs, ciment (pour éviter les fissures);
- matériaux de peinture;
- lubrification-liquides de refroidissement;
- médium pour durcir les rails;
- revêtement des électrodes de soudage et autres.
La carboxyméthylcellulose sodique est utilisée pour stabiliser la mousse dans la lutte contre les incendies, l'industrie alimentaire, la fabrication de parfums et de céramiques. Les techniciens estiment que ce composé est utilisé dans plus de 200 domaines de l'ingénierie et de la médecine.
Revêtements protecteurs
L'une des directions prometteuses est l'introduction de nanoparticules synthétisées à partir de suspensions de CMC en tant qu'additifs-stabilisants dans les revêtements résistants à la corrosion. Cela vous permet de modifier la structure des polymères, d'augmenter l'adhérence avec le matériau de base, d'améliorer les propriétés physiques et mécaniques du revêtement sans augmentation significative du coût de la composition. Les nanoparticules forment des microclusters, permettant d'obtenir des composites aux propriétés techniques intéressantes.
L'avantage de ce supplément est aussi qu'il est écologique et biodégradable. Sa production ne nécessite pas l'utilisation de solvants organiques, par conséquent, le risque de pollution des eaux usées et de l'atmosphère est réduit, il n'est pas nécessaire d'utiliser des équipements spécialisés et une plage de température élevée.
Complément alimentaire
La carboxyméthylcellulose sodique est utilisée comme additif alimentaire (E-466) à une concentration ne dépassant pas 8 g/kg. La substance remplit plusieurs fonctions dans les produits:
- épaississement;
- propriétés stabilisatrices;
- maintenirhumidité;
- prolongation de la durée de conservation;
- préservation des fibres alimentaires après décongélation.
Le plus souvent, ce composé est ajouté à la restauration rapide, à la crème glacée, à la confiserie, à la marmelade, à la gelée, au fromage fondu, à la margarine, au yaourt, au poisson en conserve.
Médecine et cosmétologie
Dans l'industrie pharmaceutique, la carboxyméthylcellulose sodique est utilisée dans des groupes de médicaments tels que:
- collyres, solutions injectables - pour prolonger l'effet thérapeutique;
- enveloppes de comprimés - pour réguler la libération de la substance active;
- émulsions, gels et onguents - pour stabiliser les substances formatrices;
- antiacides - en tant que composants échangeurs d'ions et complexants.
Dans la production de produits d'hygiène et cosmétiques, ce composé est utilisé dans les dentifrices, les shampooings, les gels de rasage et de douche et les crèmes. La fonction principale est de stabiliser les propriétés et d'améliorer la texture.
Effet sur les humains et les animaux
La carboxyméthylcellulose sodique est hypoallergénique, biologiquement inactive, n'a pas d'effet cancérigène et n' altère pas la fonction de reproduction des organismes vivants. L'utilisation en tant qu'additifs alimentaires dans une concentration sûre n'entraîne pas de conséquences négatives. La poussière du composé peut provoquer une irritation si elle pénètre dans les yeux et les voies respiratoires supérieures (MACl'aérosol est de 10 mg/m3).
Les films contenant du sel de sodium libèrent le principe actif dans le milieu alcalin de l'intestin. Le composé est excrété par le corps humain et les animaux sous forme inchangée. Dans les masses d'eau à des fins économiques, la substance appartient à la troisième classe de danger (modérément dangereuse). Le MPC dans ce cas est de 2 mg/l.
