La carboximetil cel·lulosa (CMC) és un polímer amb un valor industrial important. És un èter de cel·lulosa aniònic soluble en aigua derivat de la cel·lulosa natural. La cel·lulosa és un dels polímers orgànics més abundants a la natura i és el component principal de les parets cel·lulars de les plantes. La cel·lulosa mateixa té poca solubilitat en aigua, però mitjançant la modificació química, la cel·lulosa es pot transformar en derivats amb bona solubilitat en aigua, i la CMC és un d'ells.
L'estructura molecular de CMC s'obté eterificant la part hidroxil (—OH) de la molècula de cel·lulosa amb àcid cloroacètic (ClCH2COOH) per generar un substituent carboximetil (—CH2COOH). L'estructura de CMC conserva l'estructura de la cadena β-1,4-glucosa de la cel·lulosa, però alguns dels grups hidroxil que hi ha es substitueixen per grups carboximetil. Per tant, CMC conserva les característiques de la cadena polimèrica de la cel·lulosa i té la funcionalitat del grup carboximetil.
Propietats químiques de CMC
CMC és un polímer aniònic. Com que el grup carboxil (—CH2COOH) de la seva estructura es pot ionitzar per generar càrregues negatives en solució aquosa, la CMC pot formar una solució col·loïdal estable després de dissoldre's en aigua. La solubilitat en aigua i la solubilitat de CMC es veuen afectades pel seu grau de substitució (DS) i grau de polimerització (DP). El grau de substitució fa referència al nombre de grups hidroxil substituïts per grups carboxil en cada unitat de glucosa. En general, com més gran sigui el grau de substitució, millor serà la solubilitat en aigua. A més, la solubilitat i la viscositat de CMC a diferents valors de pH també són diferents. En general, mostra una millor solubilitat i estabilitat en condicions neutres o alcalines, mentre que en condicions àcides, la solubilitat de CMC disminuirà i fins i tot pot precipitar.
Propietats físiques de CMC
La viscositat de la solució CMC és una de les seves propietats físiques més importants. La seva viscositat està relacionada amb molts factors, com ara la concentració de la solució, el grau de substitució, el grau de polimerització, la temperatura i el valor del pH. Aquesta característica de viscositat de CMC li permet mostrar efectes espessidors, gelificants i estabilitzadors en moltes aplicacions. La viscositat de CMC també té les característiques de l'aprimament per cisalla, és a dir, la viscositat disminuirà amb una força de cisalla elevada, la qual cosa la fa avantatjosa en determinades aplicacions que requereixen una gran fluïdesa.
Àmbits d'aplicació de CMC
A causa de les seves propietats físiques i químiques úniques, CMC s'utilitza àmpliament en molts camps. Aquestes són algunes de les principals àrees d'aplicació:
Indústria alimentària: CMC s'utilitza com a espessidor, estabilitzador i emulsionant a la indústria alimentària. Pot millorar la textura i l'estabilitat dels aliments, com ara aplicacions habituals en gelats, iogurts, gelees i salsa.
Indústria farmacèutica: CMC s'utilitza com a excipient per a fàrmacs i adhesiu per a comprimits en l'àmbit farmacèutic. També s'utilitza com a crema hidratant i agent pel·lícula en els apòsits de ferides.
Substàncies químiques diàries: en productes quotidians com pasta de dents, xampú, detergent, etc., CMC s'utilitza com a espessidor, agent de suspensió i estabilitzador per ajudar el producte a mantenir un bon aspecte i rendiment.
Perforació de petroli: CMC s'utilitza com a potenciador de la viscositat i agent de filtració en fluids de perforació de petroli, que pot millorar les propietats reològiques dels fluids de perforació i evitar una penetració excessiva dels fluids de perforació.
Indústries tèxtils i papereres: a la indústria tèxtil, CMC s'utilitza per a pasta tèxtil i agents d'acabat, mentre que a la indústria paperera s'utilitza com a agent de reforç i agent d'encolat per al paper per millorar la resistència i la suavitat del paper.
Protecció i seguretat del medi ambient
El CMC és un material respectuós amb el medi ambient que pot ser degradat per microorganismes a la natura, de manera que no causarà contaminació a llarg termini al medi ambient. A més, CMC té una baixa toxicitat i una alta seguretat, i té un bon historial de seguretat en aplicacions alimentàries i farmacèutiques. No obstant això, a causa de la seva producció i aplicació a gran escala, encara s'ha de prestar atenció al tractament dels residus químics que es puguin generar durant el seu procés de producció.
La carboximetil cel·lulosa (CMC) és un polímer aniònic soluble en aigua funcionalment divers. El CMC obtingut per modificació química conserva les excel·lents propietats de la cel·lulosa natural alhora que té una bona solubilitat en aigua i propietats físiques i químiques úniques. Amb el seu espessiment, gelificació, estabilització i altres funcions, CMC s'ha utilitzat àmpliament en moltes indústries com ara alimentació, medicina, productes químics diaris, perforació de petroli, tèxtils i fabricació de paper. La seva protecció i seguretat ambiental també el converteixen en l'additiu preferit en molts productes.
Hora de publicació: 23-agost-2024