Metilcellulosa (MC)
La formula molecolare della metilcellulosa (MC) è:
[C6H7O2(OH)3-h(OCH3)n\]x
Il processo di produzione consiste nel realizzare etere di cellulosa attraverso una serie di reazioni dopo che il cotone raffinato viene trattato con un alcali, e il cloruro di metile viene utilizzato come agente eterificante. Generalmente, il grado di sostituzione è compreso tra 1,6 e 2,0, e anche la solubilità varia in base al grado di sostituzione. Appartiene alla categoria degli eteri di cellulosa non ionici.
La metilcellulosa è solubile in acqua fredda, ma si scioglie con difficoltà in acqua calda. La sua soluzione acquosa è molto stabile nell'intervallo di pH compreso tra 3 e 12.
Presenta una buona compatibilità con amido, gomma di guar, ecc. e con molti tensioattivi. Quando la temperatura raggiunge la temperatura di gelificazione, si verifica la gelificazione.
La capacità di ritenzione idrica della metilcellulosa dipende dalla quantità aggiunta, dalla viscosità, dalla finezza delle particelle e dalla velocità di dissoluzione.
In generale, se la quantità aggiunta è elevata, la finezza è bassa e la viscosità è alta, il tasso di ritenzione idrica è alto. Tra questi, la quantità aggiunta ha il maggiore impatto sul tasso di ritenzione idrica, mentre il livello di viscosità non è direttamente proporzionale al livello di ritenzione idrica. Il tasso di dissoluzione dipende principalmente dal grado di modificazione superficiale delle particelle di cellulosa e dalla finezza delle particelle.
Tra gli eteri di cellulosa sopra menzionati, la metilcellulosa e l'idrossipropilmetilcellulosa presentano tassi di ritenzione idrica più elevati.
Carbossimetilcellulosa (CMC)
La carbossimetilcellulosa, nota anche come carbossimetilcellulosa sodica, comunemente chiamata cellulosa, CMC, ecc., è un polimero lineare anionico, un sale sodico del carbossilato di cellulosa, ed è una materia prima chimica rinnovabile e inesauribile.
Viene utilizzato principalmente nell'industria dei detersivi, nell'industria alimentare e come fluido di perforazione per i giacimenti petroliferi, mentre la quantità impiegata nei cosmetici rappresenta solo circa l'1%.
L'etere di cellulosa ionico si ottiene da fibre naturali (cotone, ecc.) dopo un trattamento alcalino, utilizzando monocloroacetato di sodio come agente eterificante e sottoponendole a una serie di reazioni chimiche.
Il grado di sostituzione è generalmente compreso tra 0,4 e 1,4, e le sue prestazioni sono fortemente influenzate da tale grado.
La CMC ha un'eccellente capacità legante e la sua soluzione acquosa ha una buona capacità di sospensione, ma non ha un valore di deformazione plastica reale.
Quando la CMC si dissolve, si verifica effettivamente la depolimerizzazione. La viscosità inizia ad aumentare durante la dissoluzione, raggiunge un valore massimo e poi diminuisce fino a stabilizzarsi su un plateau. La viscosità risultante è correlata alla depolimerizzazione.
Il grado di depolimerizzazione è strettamente correlato alla quantità di solvente povero (acqua) presente nella formulazione. In un sistema con solvente povero, come un dentifricio contenente glicerina e acqua, la CMC non si depolimerizzerà completamente e raggiungerà un punto di equilibrio.
A parità di concentrazione di acqua, la CMC più idrofila e altamente sostituita si depolimerizza più facilmente rispetto alla CMC meno sostituita.
Idrossietilcellulosa (HEC)
L'HEC si ottiene trattando il cotone raffinato con un alcali e facendolo reagire con ossido di etilene come agente eterificante in presenza di acetone. Il grado di sostituzione è generalmente compreso tra 1,5 e 2,0. Presenta una forte idrofilia e assorbe facilmente l'umidità.
L'idrossietilcellulosa è solubile in acqua fredda, ma si scioglie con difficoltà in acqua calda. La sua soluzione è stabile ad alte temperature senza gelificare.
È stabile agli acidi e alle basi comuni. Gli alcali possono accelerarne la dissoluzione e aumentarne leggermente la viscosità. La sua disperdibilità in acqua è leggermente inferiore a quella della metilcellulosa e dell'idrossipropilmetilcellulosa.
Idrossipropilmetilcellulosa (HPMC)
La formula molecolare dell'HPMC è:
\[C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m,OCH2CH(OH)CH3\]n\]x
L'idrossipropilmetilcellulosa è una varietà di cellulosa la cui produzione e il cui consumo sono in rapida crescita.
Si tratta di un etere misto di cellulosa non ionico ottenuto da cotone raffinato dopo alcalinizzazione, utilizzando ossido di propilene e cloruro di metile come agenti eterificanti, attraverso una serie di reazioni. Il grado di sostituzione è generalmente compreso tra 1,2 e 2,0.
Le sue proprietà sono diverse a causa dei diversi rapporti tra il contenuto di metossile e il contenuto di idrossipropile.
L'idrossipropilmetilcellulosa si dissolve facilmente in acqua fredda, ma ha difficoltà a sciogliersi in acqua calda. Tuttavia, la sua temperatura di gelificazione in acqua calda è significativamente più alta di quella della metilcellulosa. Anche la solubilità in acqua fredda è notevolmente migliorata rispetto alla metilcellulosa.
La viscosità dell'idrossipropilmetilcellulosa è correlata al suo peso molecolare: maggiore è il peso molecolare, maggiore è la viscosità. Anche la temperatura influisce sulla viscosità: all'aumentare della temperatura, la viscosità diminuisce. Tuttavia, la sua elevata viscosità presenta un effetto della temperatura inferiore rispetto alla metilcellulosa. La sua soluzione è stabile se conservata a temperatura ambiente.
La capacità di ritenzione idrica dell'idrossipropilmetilcellulosa dipende dalla quantità aggiunta, dalla viscosità, ecc., e il suo tasso di ritenzione idrica, a parità di quantità aggiunta, è superiore a quello della metilcellulosa.
L'idrossipropilmetilcellulosa è stabile agli acidi e alle basi, e la sua soluzione acquosa è molto stabile nell'intervallo di pH compreso tra 2 e 12. La soda caustica e l'acqua di calce hanno scarso effetto sulle sue prestazioni, ma le basi possono accelerarne la dissoluzione e aumentarne la viscosità.
L'idrossipropilmetilcellulosa è stabile ai sali comuni, ma quando la concentrazione della soluzione salina è elevata, la viscosità della soluzione di idrossipropilmetilcellulosa tende ad aumentare.
L'idrossipropilmetilcellulosa può essere miscelata con composti polimerici idrosolubili per formare una soluzione uniforme e ad alta viscosità, come ad esempio alcol polivinilico, etere di amido, gomma vegetale, ecc.
L'idrossipropilmetilcellulosa ha una migliore resistenza agli enzimi rispetto alla metilcellulosa e la sua soluzione ha meno probabilità di essere degradata enzimaticamente rispetto alla metilcellulosa.
Data di pubblicazione: 14 febbraio 2023