1. Breve introducción a la carboximetilcelulosa
Nombre en inglés: Carboxil metilcelulosa
Abreviatura: CMC
La fórmula molecular es variable: [C6H7O2(OH)2CH2COONa]n
Aspecto: polvo granular fibroso de color blanco o amarillo claro.
Solubilidad en agua: se disuelve fácilmente en agua, formando un coloide viscoso transparente, y la solución es neutra o ligeramente alcalina.
Características: Compuesto de alto peso molecular de coloide tensioactivo, inodoro, insípido y no tóxico.
La celulosa natural se encuentra ampliamente distribuida en la naturaleza y es el polisacárido más abundante. Sin embargo, en la producción, la celulosa suele presentarse en forma de carboximetilcelulosa sódica, por lo que su nombre completo es carboximetilcelulosa sódica o CMC-Na. Se utiliza ampliamente en la industria, la construcción, la medicina, la alimentación, la industria textil, la cerámica y otros sectores.
2. Tecnología de carboximetilcelulosa
La tecnología de modificación de la celulosa incluye: eterificación y esterificación.
Transformación de la carboximetilcelulosa: mediante la reacción de carboximetilación en la tecnología de eterificación, la celulosa se carboximetila para obtener carboximetilcelulosa, denominada CMC.
Funciones de la solución acuosa de carboximetilcelulosa: espesamiento, formación de película, unión, retención de agua, protección coloidal, emulsificación y suspensión.
3. Reacción química de la carboximetilcelulosa
Reacción de alcalinización de la celulosa:
[C6H7O2(OH) 3]n + nNaOH→[C6H7O2(OH) 2ONa ]n + nH2O
La reacción de eterificación del ácido monocloroacético después de la celulosa alcalina:
[C6H7O2(OH) 2ONa ]n + nClCH2COONa →[C6H7O2(OH) 2OCH2COONa ]n + nNaC
Por lo tanto, la fórmula química para la formación de carboximetilcelulosa es: Cell-O-CH2-COONa NaCMC
Carboximetilcelulosa sódica(NaCMC o CMC para abreviar) es un éter de celulosa soluble en agua que puede hacer que la viscosidad de la mayoría de las formulaciones de soluciones acuosas de uso común varíe desde unos pocos cP hasta varios miles de cP.
4. Características del producto de carboximetilcelulosa
1. Almacenamiento de la solución acuosa de CMC: Es estable a bajas temperaturas y bajo la luz solar, pero su acidez y alcalinidad varían con los cambios de temperatura. Bajo la influencia de los rayos ultravioleta o los microorganismos, la viscosidad de la solución disminuye o incluso se deteriora. Si se requiere un almacenamiento prolongado, se debe añadir un conservante adecuado.
2. Método de preparación de la solución acuosa de CMC: primero, humedezca uniformemente las partículas, lo que puede aumentar significativamente la velocidad de disolución.
3. La CMC es higroscópica y debe protegerse de la humedad durante su almacenamiento.
4. Las sales de metales pesados como el zinc, el cobre, el plomo, el aluminio, la plata, el hierro, el estaño y el cromo pueden provocar la precipitación de la CMC.
5. La precipitación ocurre en la solución acuosa por debajo de pH 2,5, la cual puede recuperarse después de la neutralización mediante la adición de álcali.
6. Aunque sales como el calcio, el magnesio y la sal de mesa no tienen un efecto de precipitación sobre la CMC, sí reducen la viscosidad de la solución.
7. La CMC es compatible con otros pegamentos, suavizantes y resinas solubles en agua.
8. Debido a los diferentes procesos de fabricación, la apariencia de la CMC puede ser de polvo fino, grano grueso o fibrosa, lo cual no tiene nada que ver con las propiedades físicas y químicas.
9. El método de uso del polvo de CMC es sencillo. Se puede añadir y disolver directamente en agua fría o tibia a 40-50 °C.
5. Grado de sustitución y solubilidad de la carboximetilcelulosa
El grado de sustitución se refiere al número promedio de grupos carboximetilo de sodio unidos a cada unidad de celulosa; el valor máximo del grado de sustitución es 3, pero el más útil industrialmente es el NaCMC con un grado de sustitución que varía de 0,5 a 1,2. Las propiedades del NaCMC con un grado de sustitución de 0,2-0,3 son bastante diferentes de las del NaCMC con un grado de sustitución de 0,7-0,8. El primero es solo parcialmente soluble en agua con pH 7, mientras que el segundo es completamente soluble. Lo contrario ocurre en condiciones alcalinas.
6. Grado de polimerización y viscosidad de la carboximetilcelulosa
Grado de polimerización: se refiere a la longitud de la cadena de celulosa, que determina la viscosidad. Cuanto más larga sea la cadena de celulosa, mayor será la viscosidad, y así sucede con la solución de NaCMC.
Viscosidad: La solución de NaCMC es un líquido no newtoniano, y su viscosidad aparente disminuye al aumentar la fuerza de cizallamiento. Tras detener la agitación, la viscosidad aumentó proporcionalmente hasta estabilizarse. Es decir, la solución es tixotrópica.
7. Ámbito de aplicación de la carboximetilcelulosa
1. Industria de la construcción y la cerámica
(1) Recubrimientos arquitectónicos: buena dispersión, distribución uniforme del recubrimiento; sin estratificación, buena estabilidad; buen efecto espesante, viscosidad del recubrimiento ajustable.
(2) Industria cerámica: se utiliza como aglutinante en blanco para mejorar la plasticidad de la arcilla de cerámica; esmalte duradero.
2. Industrias de lavado, cosmética, tabaco, estampado y teñido de textiles.
(1) Lavado: Se agrega CMC al detergente para evitar que la suciedad lavada se vuelva a depositar en la tela.
(2) Cosméticos: espesantes, dispersantes, suspensivos, estabilizantes, etc. Es beneficioso aprovechar al máximo las diversas propiedades de los cosméticos.
(3) Tabaco: El CMC se utiliza para unir las láminas de tabaco, lo que permite utilizar eficazmente las virutas y reducir la cantidad de hojas de tabaco crudas.
(4) Textil: Como agente de acabado para tejidos, el CMC puede reducir el salto de hilo y la rotura de extremos en telares de alta velocidad.
(5) Impresión y teñido: Se utiliza en la pasta de impresión, que puede mejorar la capacidad hidrofílica y penetrante de los tintes, hacer que el teñido sea uniforme y reducir la diferencia de color.
3. Industria de espirales antimosquitos y varillas de soldadura
(1) Espirales antimosquitos: El CMC se utiliza en las espirales antimosquitos para mejorar la resistencia de las mismas y hacer que sean menos propensas a romperse.
(2) Electrodo: El CMC se utiliza como agente de vidriado para lograr una mejor adhesión y formación del recubrimiento cerámico, con un mejor rendimiento de cepillado, y también tiene un rendimiento de combustión a altas temperaturas.
4. Industria de la pasta de dientes
(1) La CMC tiene buena compatibilidad con diversas materias primas en la pasta de dientes;
(2) La pasta es delicada, no separa el agua, no se descascara, no se espesa y tiene abundante espuma;
(3) Buena estabilidad y consistencia adecuada, que puede dar a la pasta de dientes buena forma, retención y un sabor particularmente agradable;
(4) Resistente a los cambios de temperatura, hidratante y fijador de fragancias.
(5) Pequeño corte y cola en latas.
5. Industria alimentaria
(1) Bebidas ácidas: Como estabilizador, por ejemplo, para prevenir la precipitación y estratificación de proteínas en el yogur debido a la agregación; mejor sabor después de disolverlo en agua; buena uniformidad de sustitución.
(2) Helado: Hacer que el agua, la grasa, las proteínas, etc. formen una mezcla uniforme, dispersa y estable para evitar la formación de cristales de hielo.
(3) Pan y pastelería: El CMC puede controlar la viscosidad de la masa, mejorar la retención de humedad y la vida útil del producto.
(4) Fideos instantáneos: aumentan la dureza y la resistencia a la cocción de los fideos; tienen buena capacidad de moldeo en galletas y panqueques, y la superficie del pastel es lisa y no se rompe fácilmente.
(5) Pasta instantánea: como base de goma.
(6) La CMC es fisiológicamente inerte y no tiene valor calórico. Por lo tanto, se pueden producir alimentos bajos en calorías.
6. Industria papelera
La CMC se utiliza para el encolado del papel, lo que le confiere alta densidad, buena resistencia a la penetración de la tinta, alta retención de cera y suavidad. En el proceso de coloración, ayuda a controlar la enrollabilidad de la pasta de color; mejora la adherencia entre las fibras del papel, aumentando así su resistencia y flexibilidad.
7. Industria petrolera
La CMC se utiliza en la perforación de pozos de petróleo y gas, la excavación de pozos y otros proyectos.
8. Otros
Adhesivos para zapatos, sombreros, lápices, etc., abrillantadores y colorantes para cuero, estabilizadores para extintores de espuma, etc.
Fecha de publicación: 4 de enero de 2023