Méthylcellulose (MC)
La formule moléculaire de la méthylcellulose (MC) est :
[C6H7O2(OH)3-h(OCH3)n\]x
Le procédé de production consiste à obtenir de l'éther de cellulose par une série de réactions après traitement du coton raffiné avec un alcali, le chlorure de méthyle étant utilisé comme agent d'éthérification. Généralement, le degré de substitution est de 1,6 à 2,0, et la solubilité varie également en fonction de ce degré. Il s'agit d'un éther de cellulose non ionique.
La méthylcellulose est soluble dans l'eau froide et difficilement soluble dans l'eau chaude. Sa solution aqueuse est très stable dans la gamme de pH 3 à 12.
Il présente une bonne compatibilité avec l'amidon, la gomme de guar, etc., et de nombreux tensioactifs. La gélification se produit lorsque la température atteint la température de gélification.
La rétention d'eau de la méthylcellulose dépend de la quantité ajoutée, de sa viscosité, de la finesse de ses particules et de sa vitesse de dissolution.
En général, si la quantité ajoutée est importante, la finesse faible et la viscosité élevée, le taux de rétention d'eau est élevé. Parmi les facteurs influençant le taux de rétention d'eau, la quantité ajoutée a l'impact le plus important, tandis que la viscosité n'est pas directement proportionnelle à ce taux. La vitesse de dissolution dépend principalement du degré de modification de surface des particules de cellulose et de leur finesse.
Parmi les éthers de cellulose mentionnés ci-dessus, la méthylcellulose et l'hydroxypropylméthylcellulose présentent des taux de rétention d'eau plus élevés.
Carboxyméthylcellulose (CMC)
La carboxyméthylcellulose, également connue sous le nom de carboxyméthylcellulose sodique, communément appelée cellulose, CMC, etc., est un polymère linéaire anionique, un sel de sodium du carboxylate de cellulose, et constitue une matière première chimique renouvelable et inépuisable.
Il est principalement utilisé dans l'industrie des détergents, l'industrie alimentaire et les fluides de forage pétrolier, et la quantité utilisée dans les cosmétiques ne représente qu'environ 1 %.
L'éther de cellulose ionique est fabriqué à partir de fibres naturelles (coton, etc.) après traitement alcalin, en utilisant du monochloroacétate de sodium comme agent d'éthérification, et en subissant une série de traitements réactionnels.
Le degré de substitution est généralement de 0,4 à 1,4, et ses performances sont fortement influencées par ce degré de substitution.
La CMC possède une excellente capacité de liaison et sa solution aqueuse une bonne capacité de suspension, mais elle ne présente pas de véritable valeur de déformation plastique.
Lors de la dissolution de la CMC, une dépolymérisation se produit. La viscosité augmente initialement, atteint un maximum, puis se stabilise. La viscosité résultante est liée à la dépolymérisation.
Le degré de dépolymérisation est étroitement lié à la quantité de solvant peu efficace (eau) dans la formulation. Dans un système à faible solvant, comme un dentifrice contenant de la glycérine et de l'eau, la CMC ne se dépolymérise pas complètement et atteint un point d'équilibre.
Dans le cas d'une concentration en eau donnée, la CMC hautement substituée, plus hydrophile, est plus facile à dépolymériser que la CMC faiblement substituée.
Hydroxyéthylcellulose (HEC)
L'HEC est obtenu par traitement du coton raffiné avec un alcali, suivi d'une réaction avec de l'oxyde d'éthylène comme agent d'éthérification en présence d'acétone. Son degré de substitution est généralement de 1,5 à 2,0. Il présente une forte hydrophilie et absorbe facilement l'humidité.
L'hydroxyéthylcellulose est soluble dans l'eau froide, mais difficilement soluble dans l'eau chaude. Sa solution est stable à haute température sans gélifier.
Elle est stable aux acides et bases courants. Les alcalis peuvent accélérer sa dissolution et augmenter légèrement sa viscosité. Sa dispersibilité dans l'eau est légèrement inférieure à celle de la méthylcellulose et de l'hydroxypropylméthylcellulose.
Hydroxypropylméthylcellulose (HPMC)
La formule moléculaire de l'HPMC est :
\[C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m,OCH2CH(OH)CH3\]n\]x
L'hydroxypropylméthylcellulose est une variété de cellulose dont la production et la consommation augmentent rapidement.
Il s'agit d'un éther mixte de cellulose non ionique, obtenu à partir de coton raffiné après alcalinisation, en utilisant l'oxyde de propylène et le chlorure de méthyle comme agents d'éthérification, par une série de réactions. Le degré de substitution est généralement de 1,2 à 2,0.
Ses propriétés diffèrent en raison des différents rapports entre la teneur en méthoxyle et la teneur en hydroxypropyle.
L'hydroxypropylméthylcellulose est facilement soluble dans l'eau froide, mais difficilement soluble dans l'eau chaude. Cependant, sa température de gélification dans l'eau chaude est nettement supérieure à celle de la méthylcellulose. Sa solubilité dans l'eau froide est également bien meilleure que celle de la méthylcellulose.
La viscosité de l'hydroxypropylméthylcellulose est liée à sa masse moléculaire : plus la masse moléculaire est élevée, plus la viscosité est importante. La température influe également sur sa viscosité ; elle diminue lorsque la température augmente. Cependant, sa viscosité élevée est moins sensible aux variations de température que celle de la méthylcellulose. Sa solution est stable à température ambiante.
La rétention d'eau de l'hydroxypropylméthylcellulose dépend de sa quantité ajoutée, de sa viscosité, etc., et son taux de rétention d'eau à quantité ajoutée égale est supérieur à celui de la méthylcellulose.
L'hydroxypropylméthylcellulose est stable aux acides et aux bases, et sa solution aqueuse est très stable dans la plage de pH 2 à 12. La soude caustique et l'eau de chaux ont peu d'effet sur ses performances, mais les bases peuvent accélérer sa dissolution et augmenter sa viscosité.
L'hydroxypropylméthylcellulose est stable aux sels courants, mais lorsque la concentration de la solution saline est élevée, la viscosité de la solution d'hydroxypropylméthylcellulose tend à augmenter.
L'hydroxypropylméthylcellulose peut être mélangée à des composés polymères hydrosolubles pour former une solution homogène et de viscosité plus élevée. Par exemple : alcool polyvinylique, éther d'amidon, gomme végétale, etc.
L'hydroxypropylméthylcellulose présente une meilleure résistance aux enzymes que la méthylcellulose, et sa solution est moins susceptible d'être dégradée par voie enzymatique que celle de la méthylcellulose.
Date de publication : 14 février 2023