Metilcelulosa (MC)
La fórmula molecular de la metilcelulosa (MC) es:
[C6H7O2(OH)3-h(OCH3)n\]x
El proceso de producción consiste en obtener éter de celulosa mediante una serie de reacciones tras el tratamiento alcalino del algodón refinado, utilizando cloruro de metilo como agente de eterificación. Generalmente, el grado de sustitución oscila entre 1,6 y 2,0, y la solubilidad varía según dicho grado. Se trata de un éter de celulosa no iónico.
La metilcelulosa es soluble en agua fría y difícil de disolver en agua caliente. Su solución acuosa es muy estable en un rango de pH de 3 a 12.
Presenta buena compatibilidad con almidón, goma guar, etc., y con muchos tensioactivos. Cuando la temperatura alcanza la temperatura de gelificación, se produce la gelificación.
La retención de agua de la metilcelulosa depende de la cantidad añadida, la viscosidad, la finura de las partículas y la velocidad de disolución.
En general, si la cantidad añadida es grande, la finura es pequeña y la viscosidad es alta, la tasa de retención de agua es elevada. Entre estos factores, la cantidad añadida es el que más influye en la tasa de retención de agua, y el nivel de viscosidad no es directamente proporcional a dicha tasa. La velocidad de disolución depende principalmente del grado de modificación superficial de las partículas de celulosa y de su finura.
Entre los éteres de celulosa mencionados anteriormente, la metilcelulosa y la hidroxipropilmetilcelulosa presentan mayores tasas de retención de agua.
Carboximetilcelulosa (CMC)
La carboximetilcelulosa, también conocida como carboximetilcelulosa sódica, comúnmente llamada celulosa, CMC, etc., es un polímero lineal aniónico, una sal sódica del carboxilato de celulosa, y es una materia prima química renovable e inagotable.
Se utiliza principalmente en la industria de los detergentes, la industria alimentaria y los fluidos de perforación petrolífera, y la cantidad utilizada en cosméticos representa solo alrededor del 1%.
El éter de celulosa iónico se elabora a partir de fibras naturales (algodón, etc.) tras un tratamiento alcalino, utilizando monocloroacetato de sodio como agente de eterificación y sometiéndolo a una serie de tratamientos de reacción.
El grado de sustitución suele estar entre 0,4 y 1,4, y su rendimiento se ve muy afectado por dicho grado.
La CMC tiene una excelente capacidad de unión, y su solución acuosa tiene una buena capacidad de suspensión, pero no presenta un valor real de deformación plástica.
Cuando el CMC se disuelve, se produce la despolimerización. La viscosidad comienza a aumentar durante la disolución, alcanza un máximo y luego disminuye hasta estabilizarse. La viscosidad resultante está relacionada con la despolimerización.
El grado de despolimerización está estrechamente relacionado con la cantidad de disolvente deficiente (agua) en la formulación. En un sistema con un disolvente deficiente, como una pasta de dientes que contiene glicerina y agua, la CMC no se despolimerizará por completo y alcanzará un punto de equilibrio.
En el caso de una concentración de agua determinada, la CMC altamente sustituida, que es más hidrófila, se despolimeriza más fácilmente que la CMC poco sustituida.
Hidroxietilcelulosa (HEC)
El HEC se obtiene mediante el tratamiento de algodón refinado con álcali, seguido de una reacción con óxido de etileno como agente de eterificación en presencia de acetona. El grado de sustitución suele ser de 1,5 a 2,0. Posee una fuerte hidrofilicidad y absorbe fácilmente la humedad.
La hidroxietilcelulosa es soluble en agua fría, pero difícil de disolver en agua caliente. Su solución es estable a altas temperaturas sin gelificarse.
Es estable frente a ácidos y bases comunes. Los álcalis pueden acelerar su disolución y aumentar ligeramente su viscosidad. Su dispersibilidad en agua es ligeramente inferior a la de la metilcelulosa y la hidroxipropilmetilcelulosa.
Hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC)
La fórmula molecular de HPMC es:
\[C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m,OCH2CH(OH)CH3\]n\]x
La hidroxipropilmetilcelulosa es una variedad de celulosa cuya producción y consumo están aumentando rápidamente.
Se trata de un éter mixto de celulosa no iónico obtenido a partir de algodón refinado tras un proceso de alcalinización, utilizando óxido de propileno y cloruro de metilo como agentes de eterificación, mediante una serie de reacciones. El grado de sustitución suele ser de 1,2 a 2,0.
Sus propiedades son diferentes debido a las distintas proporciones de contenido de metoxilo y contenido de hidroxipropilo.
La hidroxipropilmetilcelulosa se disuelve fácilmente en agua fría, pero presenta dificultades para disolverse en agua caliente. Sin embargo, su temperatura de gelificación en agua caliente es significativamente mayor que la de la metilcelulosa. Su solubilidad en agua fría también es notablemente superior a la de la metilcelulosa.
La viscosidad de la hidroxipropilmetilcelulosa está relacionada con su peso molecular: a mayor peso molecular, mayor viscosidad. La temperatura también influye en su viscosidad; a mayor temperatura, menor viscosidad. Sin embargo, su alta viscosidad se ve menos afectada por la temperatura que la metilcelulosa. Su solución es estable cuando se almacena a temperatura ambiente.
La retención de agua de la hidroxipropilmetilcelulosa depende de la cantidad añadida, la viscosidad, etc., y su tasa de retención de agua con la misma cantidad añadida es mayor que la de la metilcelulosa.
La hidroxipropilmetilcelulosa es estable frente a ácidos y álcalis, y su solución acuosa es muy estable en un rango de pH de 2 a 12. La sosa cáustica y el agua de cal tienen poco efecto sobre su rendimiento, pero los álcalis pueden acelerar su disolución y aumentar su viscosidad.
La hidroxipropilmetilcelulosa es estable frente a las sales comunes, pero cuando la concentración de la solución salina es alta, la viscosidad de la solución de hidroxipropilmetilcelulosa tiende a aumentar.
La hidroxipropilmetilcelulosa se puede mezclar con compuestos poliméricos solubles en agua para formar una solución uniforme y de mayor viscosidad. Por ejemplo, alcohol polivinílico, éter de almidón, goma vegetal, etc.
La hidroxipropilmetilcelulosa tiene mejor resistencia a las enzimas que la metilcelulosa, y su solución es menos propensa a ser degradada enzimáticamente que la metilcelulosa.
Fecha de publicación: 14 de febrero de 2023