La carboximetilcelulosa (CMC) es un polímero con importante valor industrial. Es un éter de celulosa aniónico soluble en agua derivado de celulosa natural. La celulosa es uno de los polímeros orgánicos más abundantes en la naturaleza y es el componente principal de las paredes celulares de las plantas. La celulosa en sí tiene poca solubilidad en agua, pero mediante modificación química, la celulosa se puede transformar en derivados con buena solubilidad en agua, y la CMC es uno de ellos.
La estructura molecular de la CMC se obtiene eterificando la parte hidroxilo (—OH) de la molécula de celulosa con ácido cloroacético (ClCH2COOH) para generar un sustituyente carboximetilo (—CH2COOH). La estructura de la CMC conserva la estructura de la cadena de β-1,4-glucosa de la celulosa, pero algunos de los grupos hidroxilo que contiene son reemplazados por grupos carboximetilo. Por lo tanto, la CMC conserva las características de la cadena polimérica de la celulosa y tiene la funcionalidad del grupo carboximetilo.
Propiedades químicas de la CMC
CMC es un polímero aniónico. Dado que el grupo carboxilo (—CH2COOH) en su estructura puede ionizarse para generar cargas negativas en solución acuosa, la CMC puede formar una solución coloidal estable después de disolverse en agua. La solubilidad en agua y la solubilidad de la CMC se ven afectadas por su grado de sustitución (DS) y grado de polimerización (DP). El grado de sustitución se refiere al número de grupos hidroxilo reemplazados por grupos carboxilo en cada unidad de glucosa. Generalmente, cuanto mayor sea el grado de sustitución, mejor será la solubilidad en agua. Además, la solubilidad y viscosidad de la CMC a diferentes valores de pH también son diferentes. Generalmente, muestra mejor solubilidad y estabilidad en condiciones neutras o alcalinas, mientras que en condiciones ácidas, la solubilidad de la CMC disminuirá e incluso puede precipitar.
Propiedades físicas de CMC
La viscosidad de la solución de CMC es una de sus propiedades físicas más importantes. Su viscosidad está relacionada con muchos factores, incluida la concentración de la solución, el grado de sustitución, el grado de polimerización, la temperatura y el valor del pH. Esta característica de viscosidad de la CMC le permite mostrar efectos espesantes, gelificantes y estabilizantes en muchas aplicaciones. La viscosidad de CMC también tiene las características de adelgazamiento por cizallamiento, es decir, la viscosidad disminuirá bajo una fuerza de corte alta, lo que la hace ventajosa en ciertas aplicaciones que requieren alta fluidez.
Áreas de aplicación de CMC
Debido a sus propiedades físicas y químicas únicas, la CMC se utiliza ampliamente en muchos campos. Estas son algunas de las principales áreas de aplicación:
Industria alimentaria: el CMC se utiliza como espesante, estabilizante y emulsionante en la industria alimentaria. Puede mejorar la textura y estabilidad de los alimentos, como aplicaciones comunes en helados, yogures, gelatinas y salsas.
Industria farmacéutica: La CMC se utiliza como excipiente para medicamentos y adhesivo para tabletas en el campo farmacéutico. También se utiliza como humectante y agente formador de película en apósitos para heridas.
Productos químicos diarios: en productos diarios como pasta de dientes, champú, detergente, etc., el CMC se utiliza como espesante, agente de suspensión y estabilizador para ayudar al producto a mantener una buena apariencia y rendimiento.
Perforación petrolera: la CMC se utiliza como potenciador de la viscosidad y agente de filtración en fluidos de perforación petrolera, lo que puede mejorar las propiedades reológicas de los fluidos de perforación y prevenir la penetración excesiva de los fluidos de perforación.
Industrias textiles y de fabricación de papel: En la industria textil, el CMC se utiliza para pulpa textil y agentes de acabado, mientras que en la industria de fabricación de papel, se utiliza como agente de refuerzo y agente de apresto del papel para mejorar la resistencia y suavidad del papel.
Protección y seguridad del medio ambiente
CMC es un material ecológico que puede ser degradado por microorganismos en la naturaleza, por lo que no causará contaminación al medio ambiente a largo plazo. Además, la CMC tiene baja toxicidad y alta seguridad, y tiene un buen historial de seguridad en aplicaciones alimentarias y farmacéuticas. Sin embargo, debido a su producción y aplicación a gran escala, aún se debe prestar atención al tratamiento de los residuos químicos que puedan generarse durante su proceso de producción.
La carboximetilcelulosa (CMC) es un polímero aniónico soluble en agua funcionalmente diverso. La CMC obtenida mediante modificación química conserva las excelentes propiedades de la celulosa natural al tiempo que tiene buena solubilidad en agua y propiedades físicas y químicas únicas. Con sus funciones espesantes, gelificantes, estabilizantes y otras, la CMC se ha utilizado ampliamente en muchas industrias, como la alimentaria, la medicinal, la química diaria, la extracción de petróleo, la textil y la fabricación de papel. Su protección ambiental y seguridad también lo convierten en el aditivo preferido en muchos productos.
Hora de publicación: 23 de agosto de 2024