La viscosité de la carboxyméthylcellulose sodique est classée en plusieurs catégories selon ses usages. La viscosité de la carboxyméthylcellulose de qualité lessive est de 10 à 70 (inférieure à 100). La viscosité maximale, comprise entre 200 et 1200, est utilisée dans le bâtiment, la décoration et d'autres secteurs. La viscosité de la carboxyméthylcellulose de qualité alimentaire est encore plus élevée, supérieure à 1000. Les exigences varient selon les industries.
En raison de sa grande variété d'utilisations.
La viscosité de la carboxyméthylcellulose sodique est affectée par sa masse moléculaire relative, sa concentration, sa température et son pH, et elle est mélangée avec de l'éthylcellulose ou de la carboxypropylcellulose, de la gélatine, de la gomme xanthane, du carraghénane, de la gomme de caroube, de la gomme de guar, de l'agar-agar, de l'alginate de sodium, de la pectine, de la gomme arabique et de l'amidon, et ses dérivés présentent une bonne compatibilité (c'est-à-dire un effet synergique).
Lorsque le pH est de 7, la viscosité de la solution de carboxyméthylcellulose sodique est maximale, et relativement stable entre pH 4 et 11. La carboxyméthylcellulose, sous forme de sels de métaux alcalins et d'ammonium, est soluble dans l'eau. Les ions métalliques divalents Ca²⁺, Mg²⁺ et Fe²⁺ peuvent influencer sa viscosité. Les métaux lourds tels que l'argent, le baryum, le chrome ou le Fe³⁺ peuvent provoquer leur précipitation. En contrôlant la concentration ionique, par exemple par l'ajout d'acide citrique comme agent chélateur, on peut obtenir une solution plus visqueuse, donnant ainsi une gomme molle ou dure.
La carboxyméthylcellulose sodique est un type de cellulose naturelle, généralement fabriquée à partir de linters de coton ou de pâte de bois comme matières premières et soumise à une réaction d'éthérification avec de l'acide monochloroacétique en milieu alcalin.
Selon les spécifications des matières premières et la substitution de l'hydrogène hydroxyle dans l'unité D-glucose de cellulose par le groupe carboxyméthyle, on obtient des composés polymères hydrosolubles avec différents degrés de substitution et différentes distributions de poids moléculaire.
Grâce à ses nombreuses caractéristiques uniques et excellentes, la carboxyméthylcellulose sodique est largement utilisée dans l'industrie chimique courante, l'agroalimentaire, la pharmacie et d'autres secteurs de production industrielle.
L'un des indicateurs les plus importants de la carboxyméthylcellulose sodique est sa viscosité. La valeur de la viscosité dépend de divers facteurs tels que la concentration, la température et le taux de cisaillement. Toutefois, ces facteurs externes influencent la viscosité de la carboxyméthylcellulose sodique.
La masse moléculaire et sa distribution sont des facteurs internes qui influencent la viscosité d'une solution de carboxyméthylcellulose sodique. Pour le contrôle de la production et l'amélioration des performances de ce produit, l'étude de sa masse moléculaire et de sa distribution est essentielle, tandis que la mesure de la viscosité ne constitue qu'une indication partielle.
Les lois de Newton en rhéologie : veuillez consulter la section « rhéologie » du chapitre correspondant en chimie physique. Il est difficile de les expliquer en quelques phrases. En résumé : pour une solution diluée de concentration micellaire critique (CMC) proche du comportement d'un fluide newtonien, la contrainte de cisaillement est proportionnelle à la vitesse de cisaillement, et le coefficient de proportionnalité est appelé coefficient de viscosité ou viscosité cinématique.
La viscosité résulte des forces d'interaction entre les chaînes moléculaires de cellulose, notamment les forces de dispersion et les liaisons hydrogène. En particulier, la polymérisation des dérivés de cellulose ne conduit pas à une structure linéaire, mais à une structure multiramifiée. En solution, de nombreuses molécules de cellulose multiramifiées s'entrelacent pour former un réseau spatial. Plus ce réseau est dense, plus les forces d'interaction entre les chaînes moléculaires sont importantes dans la solution.
Pour générer un écoulement dans une solution diluée de dérivés de cellulose, il est nécessaire de vaincre les forces d'interaction entre les chaînes moléculaires. Ainsi, une solution à haut degré de polymérisation requiert une force plus importante pour s'écouler. Lors de la mesure de la viscosité, la force agissant sur la solution de CMC est la gravité. À gravité constante, la structure des chaînes d'une solution de CMC à haut degré de polymérisation exerce une force importante, ce qui explique la faible viscosité.
La viscosité de la carboxyméthylcellulose sodique est principalement liée à sa masse moléculaire et peu influencée par son degré de substitution. Plus le degré de substitution est élevé, plus la masse moléculaire est importante, car la masse moléculaire du groupe carboxyméthyle substitué est supérieure à celle du groupe hydroxyle initial.
Le sel de sodium de l'éther carboxyméthylique de cellulose, un éther de cellulose anionique, se présente sous forme de poudre ou de granulés fibreux, blancs ou blanc laiteux, d'une densité de 0,5 à 0,7 g/cm³, pratiquement inodore, insipide et hygroscopique. Il se disperse facilement dans l'eau pour former une solution colloïdale transparente et est insoluble dans les solvants organiques tels que l'éthanol. Le pH d'une solution aqueuse à 1 % est compris entre 6,5 et 8,5. Lorsque le pH est supérieur à 10 ou inférieur à 5, la viscosité de la carboxyméthylcellulose sodique diminue significativement ; ses performances sont optimales à pH 7.
Il est thermiquement stable. Sa viscosité augmente rapidement en dessous de 20 °C, puis varie lentement à 45 °C. Un chauffage prolongé au-dessus de 80 °C peut dénaturer le colloïde et réduire considérablement sa viscosité et ses performances. Il est facilement soluble dans l'eau, et la solution obtenue est transparente ; il est très stable en milieu alcalin, mais s'hydrolyse facilement en milieu acide. À un pH compris entre 2 et 3, il précipite.
Date de publication : 7 novembre 2022