La carboximetilcelulosa (CMC) y la metilcelulosa (MC) son dos derivados de la celulosa ampliamente utilizados en muchas industrias. Aunque ambos se derivan de celulosa natural, debido a diferentes procesos de modificación química, CMC y MC tienen diferencias significativas en estructura química, propiedades físicas y químicas y campos de aplicación.
1. Fuente y descripción básica
La carboximetilcelulosa (CMC) se prepara haciendo reaccionar celulosa natural con ácido cloroacético después de un tratamiento alcalino. Es un derivado de celulosa aniónico soluble en agua. La CMC suele existir en forma de sal de sodio, por lo que también se la llama carboximetilcelulosa sódica (Na-CMC). Debido a su buena solubilidad y función de ajuste de la viscosidad, el CMC se usa ampliamente en las industrias alimentaria, farmacéutica, de perforación petrolera, textil y papelera.
La metilcelulosa (MC) se prepara metilando celulosa con cloruro de metilo (u otros reactivos de metilación). Es un derivado de celulosa no iónico. MC tiene propiedades de gel térmico, la solución se solidifica cuando se calienta y se disuelve cuando se enfría. Debido a sus propiedades únicas, el MC se usa ampliamente en materiales de construcción, preparaciones farmacéuticas, recubrimientos, alimentos y otras industrias.
2. Estructura química
La estructura básica de la CMC es la introducción de un grupo carboximetilo (–CH2COOH) en la unidad de glucosa del enlace β-1,4-glucosídico de la celulosa. Este grupo carboxilo lo vuelve aniónico. La estructura molecular de la CMC tiene una gran cantidad de grupos carboxilato de sodio. Estos grupos se disocian fácilmente en agua, lo que hace que las moléculas de CMC estén cargadas negativamente, lo que le confiere buena solubilidad en agua y propiedades espesantes.
La estructura molecular del MC es la introducción de grupos metoxi (–OCH3) en las moléculas de celulosa, y estos grupos metoxi reemplazan parte de los grupos hidroxilo en las moléculas de celulosa. No hay grupos ionizados en la estructura del MC, por lo que es no iónico, lo que significa que no se disocia ni se carga en solución. Sus propiedades únicas de gel térmico son causadas por la presencia de estos grupos metoxi.
3. Solubilidad y propiedades físicas.
La CMC tiene buena solubilidad en agua y puede disolverse rápidamente en agua fría para formar un líquido viscoso transparente. Dado que es un polímero aniónico, la solubilidad del CMC se ve afectada por la fuerza iónica y el valor del pH del agua. En ambientes con alto contenido de sal o condiciones de ácido fuerte, la solubilidad y estabilidad de la CMC disminuirán. Además, la viscosidad de la CMC es relativamente estable a diferentes temperaturas.
La solubilidad del MC en agua depende de la temperatura. Se puede disolver en agua fría pero formará un gel cuando se caliente. Esta propiedad del gel térmico permite que MC desempeñe funciones especiales en la industria alimentaria y en los materiales de construcción. La viscosidad del MC disminuye a medida que aumenta la temperatura y tiene buena resistencia a la degradación enzimática y estabilidad.
4. Características de viscosidad
La viscosidad del CMC es una de sus propiedades físicas más importantes. La viscosidad está estrechamente relacionada con su peso molecular y grado de sustitución. La viscosidad de la solución de CMC tiene buena capacidad de ajuste y generalmente produce una viscosidad más alta a baja concentración (1% -2%), por lo que a menudo se usa como espesante, estabilizador y agente de suspensión.
La viscosidad del MC también está relacionada con su peso molecular y grado de sustitución. MC con diferentes grados de sustitución tiene diferentes características de viscosidad. MC también tiene un buen efecto espesante en la solución, pero cuando se calienta a cierta temperatura, la solución de MC se gelificará. Esta propiedad gelificante se usa ampliamente en la industria de la construcción (como yeso, cemento) y procesamiento de alimentos (como espesamiento, formación de películas, etc.).
5. Áreas de aplicación
El CMC se utiliza comúnmente como espesante, emulsionante, estabilizador y agente de suspensión en la industria alimentaria. Por ejemplo, en helados, yogures y bebidas de frutas, la CMC puede prevenir eficazmente la separación de ingredientes y mejorar el sabor y la estabilidad del producto. En la industria petrolera, el CMC se utiliza como agente de tratamiento de lodo para ayudar a controlar la fluidez y la pérdida de fluidos de perforación. Además, la CMC también se utiliza para la modificación de la pulpa en la industria papelera y como agente de apresto en la industria textil.
MC se utiliza ampliamente en la industria de la construcción, especialmente en morteros secos, adhesivos para baldosas y masillas en polvo. Como agente espesante y retenedor de agua, el MC puede mejorar el rendimiento de la construcción y la resistencia de la unión. En la industria farmacéutica, los MC se utilizan como aglutinantes de comprimidos, materiales de liberación sostenida y materiales para las paredes de las cápsulas. Sus propiedades termogelificantes permiten una liberación controlada en determinadas formulaciones. Además, el MC también se utiliza en la industria alimentaria como espesante, estabilizante y emulsionante de alimentos, como salsas, rellenos, panes, etc.
6. Seguridad y biodegradabilidad
CMC se considera un aditivo alimentario seguro. Amplios estudios toxicológicos han demostrado que la CMC es inofensiva para el cuerpo humano en las dosis recomendadas. Dado que la CMC es un derivado basado en celulosa natural y tiene buena biodegradabilidad, es relativamente amigable con el medio ambiente y puede ser degradada por microorganismos.
El MC también se considera un aditivo seguro y se utiliza ampliamente en medicamentos, alimentos y cosméticos. Su naturaleza no iónica lo hace muy estable in vivo e in vitro. Aunque el MC no es tan biodegradable como el CMC, también puede ser degradado por microorganismos en condiciones específicas.
Aunque la carboximetilcelulosa y la metilcelulosa se derivan de la celulosa natural, tienen diferentes características en aplicaciones prácticas debido a sus diferentes estructuras químicas, propiedades físicas y campos de aplicación. El CMC se utiliza ampliamente en los campos alimentario, farmacéutico e industrial debido a su buena solubilidad en agua, propiedades espesantes y de suspensión, mientras que el MC ocupa una posición importante en las industrias de la construcción, farmacéutica y alimentaria debido a sus propiedades y estabilidad de gel térmico. Ambos tienen aplicaciones únicas en la industria moderna y ambos son materiales ecológicos y respetuosos con el medio ambiente.
Hora de publicación: 18 de octubre de 2024