1. Brève introduction à la carboxyméthylcellulose
Nom anglais : Carboxylméthylcellulose
Abréviation : CMC
La formule moléculaire est variable : [C6H7O2(OH)2CH2COONa]n
Aspect : poudre granuleuse fibreuse blanche ou jaune clair.
Solubilité dans l'eau : facilement soluble dans l'eau, formant un colloïde visqueux transparent, et la solution est neutre ou légèrement alcaline.
Caractéristiques : Composé colloïdal tensioactif de haut poids moléculaire, inodore, insipide et non toxique.
La cellulose naturelle est très répandue dans la nature et constitue le polysaccharide le plus abondant. Cependant, en production, elle se présente généralement sous la forme de carboxyméthylcellulose sodique (CMC-Na). Son nom complet est donc carboxyméthylcellulose sodique. Elle est largement utilisée dans l'industrie, la construction, la médecine, l'agroalimentaire, le textile, la céramique et d'autres domaines.
2. Technologie de la carboxyméthylcellulose
La technologie de modification de la cellulose comprend : l'éthérification et l'estérification.
Transformation de la carboxyméthylcellulose : réaction de carboxyméthylation dans la technologie d'éthérification, la cellulose est carboxyméthylée pour obtenir de la carboxyméthylcellulose, appelée CMC.
Fonctions de la solution aqueuse de carboxyméthylcellulose : épaississement, formation de film, liaison, rétention d’eau, protection colloïdale, émulsification et suspension.
3. Réaction chimique de la carboxyméthylcellulose
Réaction d'alcalinisation de la cellulose :
[C6H7O2(OH)3]n + nNaOH→[C6H7O2(OH)2ONa]n + nH2O
La réaction d'éthérification de l'acide monochloroacétique après traitement alcalin de la cellulose :
[C6H7O2(OH) 2ONa ]n + nClCH2COONa →[C6H7O2(OH) 2OCH2COONa ]n + nNaC
Par conséquent : la formule chimique de la carboxyméthylcellulose est : Cell-O-CH2-COONa NaCMC
Carboxyméthylcellulose sodique(NaCMC ou CMC en abrégé) est un éther de cellulose hydrosoluble qui peut faire varier la viscosité des formulations de solutions aqueuses les plus couramment utilisées de quelques cP à plusieurs milliers de cP.
4. Caractéristiques du produit de carboxyméthylcellulose
1. Conservation de la solution aqueuse de CMC : Stable à basse température et à la lumière directe du soleil, son acidité et son alcalinité peuvent toutefois varier en fonction de la température. Sous l’effet des rayons ultraviolets ou de micro-organismes, sa viscosité diminue, voire se dégrade. Pour une conservation prolongée, il est nécessaire d’ajouter un conservateur approprié.
2. Méthode de préparation de la solution aqueuse de CMC : mouiller uniformément les particules au préalable, ce qui peut augmenter considérablement la vitesse de dissolution.
3. La CMC est hygroscopique et doit être protégée de l'humidité pendant le stockage.
4. Les sels de métaux lourds tels que le zinc, le cuivre, le plomb, l'aluminium, l'argent, le fer, l'étain et le chrome peuvent provoquer la précipitation de la CMC.
5. Une précipitation se produit dans la solution aqueuse en dessous de pH 2,5, qui peut être récupérée après neutralisation par ajout d'alcali.
6. Bien que les sels tels que le calcium, le magnésium et le sel de table n'aient pas d'effet de précipitation sur la CMC, ils réduiront la viscosité de la solution.
7. La CMC est compatible avec d'autres colles, assouplissants et résines solubles dans l'eau.
8. En raison des différents procédés de fabrication, l'aspect du CMC peut être une poudre fine, un grain grossier ou fibreux, ce qui n'a rien à voir avec ses propriétés physiques et chimiques.
9. La méthode d'utilisation de la poudre de CMC est simple. Elle peut être ajoutée directement et dissoute dans de l'eau froide ou de l'eau tiède à 40-50 °C.
5. Degré de substitution et solubilité de la carboxyméthylcellulose
Le degré de substitution correspond au nombre moyen de groupes carboxyméthyle de sodium fixés à chaque unité de cellulose ; sa valeur maximale est de 3, mais le NaCMC le plus utilisé industriellement présente un degré de substitution compris entre 0,5 et 1,2. Les propriétés du NaCMC avec un degré de substitution de 0,2 à 0,3 diffèrent sensiblement de celles du NaCMC avec un degré de substitution de 0,7 à 0,8. Le premier est partiellement soluble dans l’eau à pH 7, tandis que le second est totalement soluble. L’inverse est vrai en milieu alcalin.
6. Degré de polymérisation et viscosité de la carboxyméthylcellulose
Degré de polymérisation : il fait référence à la longueur de la chaîne de cellulose, qui détermine la viscosité. Plus la chaîne de cellulose est longue, plus la viscosité est élevée, et il en va de même pour la solution de NaCMC.
Viscosité : La solution de NaCMC est un liquide non newtonien, et sa viscosité apparente diminue lorsque la force de cisaillement augmente. Après l’arrêt de l’agitation, la viscosité augmente proportionnellement jusqu’à se stabiliser. Autrement dit, la solution est thixotrope.
7. Domaine d'application de la carboxyméthylcellulose
1. Industrie de la construction et de la céramique
(1) Revêtements architecturaux : bonne dispersion, distribution uniforme du revêtement ; pas de stratification, bonne stabilité ; bon effet épaississant, viscosité du revêtement ajustable.
(2) Industrie céramique : utilisé comme liant vierge pour améliorer la plasticité de l'argile à poterie ; glaçure durable.
2. Industries du lavage, des cosmétiques, du tabac, de l'impression textile et de la teinture
(1) Lavage : du CMC est ajouté au détergent pour empêcher la saleté lavée de se redéposer sur le tissu.
(2) Cosmétiques : épaississants, dispersants, suspendants, stabilisants, etc. Il est bénéfique de tirer pleinement parti des différentes propriétés des cosmétiques.
(3) Tabac : Le CMC est utilisé pour lier les feuilles de tabac, ce qui permet d'utiliser efficacement les copeaux et de réduire la quantité de feuilles de tabac brutes.
(4) Textile : En tant qu'agent de finition pour les tissus, le CMC peut réduire le saut de fil et la casse des extrémités sur les métiers à tisser à grande vitesse.
(5) Impression et teinture : Il est utilisé dans la pâte d'impression, ce qui peut améliorer la capacité hydrophile et pénétrante des colorants, rendre la teinture uniforme et réduire la différence de couleur.
3. Industrie des spirales anti-moustiques et des baguettes de soudure
(1) Spirales anti-moustiques : Le CMC est utilisé dans les spirales anti-moustiques pour améliorer leur résistance et les rendre moins susceptibles de se casser.
(2) Électrode : Le CMC est utilisé comme agent de glaçure pour que le revêtement céramique soit mieux lié et formé, avec de meilleures performances de brossage, et il a également des performances de combustion à haute température.
4. L'industrie du dentifrice
(1) La CMC présente une bonne compatibilité avec diverses matières premières dans le dentifrice ;
(2) La pâte est délicate, ne sépare pas l'eau, ne se détache pas, ne s'épaissit pas et a une mousse riche ;
(3) Une bonne stabilité et une consistance appropriée, qui peuvent donner au dentifrice une bonne forme, une bonne tenue et un goût particulièrement agréable ;
(4) Résistant aux variations de température, hydratant et fixateur de parfum.
(5) Petites coupes et résidus dans des boîtes.
5. Industrie alimentaire
(1) Boissons acides : En tant que stabilisant, par exemple pour prévenir la précipitation et la stratification des protéines dans le yaourt dues à l'agrégation ; meilleur goût après dissolution dans l'eau ; bonne uniformité de substitution.
(2) Crème glacée : Faire en sorte que l'eau, les matières grasses, les protéines, etc. forment un mélange uniforme, dispersé et stable pour éviter les cristaux de glace.
(3) Pain et pâtisserie : la CMC peut contrôler la viscosité de la pâte, améliorer la rétention d'humidité et la durée de conservation du produit.
(4) Nouilles instantanées : augmentent la dureté et la résistance à la cuisson des nouilles ; elles ont une bonne formabilité dans les biscuits et les crêpes, et la surface du gâteau est lisse et difficile à casser.
(5) Pâte instantanée : comme base de gomme.
(6) La CMC est physiologiquement inerte et n'a aucune valeur calorique. Par conséquent, des aliments à faible teneur en calories peuvent être produits.
6. Industrie du papier
La CMC est utilisée pour l'encollage du papier, ce qui lui confère une densité élevée, une bonne résistance à la pénétration de l'encre, une forte capacité d'absorption de la cire et un aspect lisse. Lors de la coloration du papier, elle contribue à contrôler l'étalement de la pâte colorante ; elle améliore l'adhérence entre les fibres, renforçant ainsi la solidité et la résistance au pliage du papier.
7. Industrie pétrolière
Le CMC est utilisé dans le forage pétrolier et gazier, le creusement de puits et d'autres projets.
8. Autres
Adhésifs pour chaussures, chapeaux, crayons, etc., produits de polissage et colorants pour cuir, stabilisateurs pour extincteurs à mousse, etc.
Date de publication : 4 janvier 2023