La carboxyméthylcellulose (CMC) est un polymère ayant une valeur industrielle importante. Il s'agit d'un éther de cellulose anionique soluble dans l'eau dérivé de la cellulose naturelle. La cellulose est l’un des polymères organiques les plus abondants dans la nature et constitue le principal composant des parois cellulaires végétales. La cellulose elle-même a une faible solubilité dans l'eau, mais grâce à une modification chimique, la cellulose peut être transformée en dérivés ayant une bonne solubilité dans l'eau, et la CMC en fait partie.
La structure moléculaire de la CMC est obtenue en éthérifiant la partie hydroxyle (-OH) de la molécule de cellulose avec de l'acide chloroacétique (ClCH2COOH) pour générer un substituant carboxyméthyle (-CH2COOH). La structure de la CMC conserve la structure de la chaîne β-1,4-glucose de la cellulose, mais certains de ses groupes hydroxyle sont remplacés par des groupes carboxyméthyle. Par conséquent, la CMC conserve les caractéristiques de la chaîne polymère de la cellulose et possède la fonctionnalité du groupe carboxyméthyle.
Propriétés chimiques de la CMC
La CMC est un polymère anionique. Étant donné que le groupe carboxyle (-CH2COOH) dans sa structure peut s'ioniser pour générer des charges négatives en solution aqueuse, la CMC peut former une solution colloïdale stable après dissolution dans l'eau. La solubilité dans l'eau et la solubilité de la CMC sont affectées par son degré de substitution (DS) et son degré de polymérisation (DP). Le degré de substitution fait référence au nombre de groupes hydroxyle remplacés par des groupes carboxyle dans chaque unité glucose. Généralement, plus le degré de substitution est élevé, meilleure est la solubilité dans l’eau. De plus, la solubilité et la viscosité de la CMC à différentes valeurs de pH sont également différentes. Généralement, il présente une meilleure solubilité et stabilité dans des conditions neutres ou alcalines, tandis que dans des conditions acides, la solubilité de la CMC diminuera et pourra même précipiter.
Propriétés physiques de la CMC
La viscosité de la solution CMC est l'une de ses propriétés physiques les plus importantes. Sa viscosité est liée à de nombreux facteurs, notamment la concentration de la solution, le degré de substitution, le degré de polymérisation, la température et la valeur du pH. Cette caractéristique de viscosité de la CMC lui permet de présenter des effets épaississants, gélifiants et stabilisants dans de nombreuses applications. La viscosité de la CMC présente également les caractéristiques de fluidification par cisaillement, c'est-à-dire que la viscosité diminuera sous une force de cisaillement élevée, ce qui la rend avantageuse dans certaines applications nécessitant une fluidité élevée.
Domaines d'application de la CMC
En raison de ses propriétés physiques et chimiques uniques, la CMC est largement utilisée dans de nombreux domaines. Voici quelques-uns des principaux domaines d’application :
Industrie alimentaire : La CMC est utilisée comme épaississant, stabilisant et émulsifiant dans l’industrie alimentaire. Il peut améliorer la texture et la stabilité des aliments, comme dans les applications courantes dans les glaces, les yaourts, les gelées et les sauces.
Industrie pharmaceutique : La CMC est utilisée comme excipient pour les médicaments et comme adhésif pour les comprimés dans le domaine pharmaceutique. Il est également utilisé comme hydratant et agent filmogène dans les pansements.
Produits chimiques quotidiens : dans les produits quotidiens tels que le dentifrice, le shampoing, le détergent, etc., la CMC est utilisée comme épaississant, agent de suspension et stabilisant pour aider le produit à conserver une bonne apparence et de bonnes performances.
Forage pétrolier : la CMC est utilisée comme agent améliorant la viscosité et comme agent de filtration dans les fluides de forage pétrolier, ce qui peut améliorer les propriétés rhéologiques des fluides de forage et empêcher une pénétration excessive des fluides de forage.
Industries textiles et papetières : Dans l'industrie textile, la CMC est utilisée pour la pâte textile et les agents de finition, tandis que dans l'industrie papetière, elle est utilisée comme agent de renforcement et d'encollage pour le papier afin d'améliorer la résistance et la douceur du papier.
Protection de l'environnement et sécurité
La CMC est un matériau respectueux de l'environnement qui peut être dégradé par les micro-organismes naturels, elle ne provoquera donc pas de pollution à long terme pour l'environnement. De plus, la CMC présente une faible toxicité et une sécurité élevée, et présente de bons résultats en matière de sécurité dans les applications alimentaires et pharmaceutiques. Néanmoins, en raison de sa production et de ses applications à grande échelle, il convient de prêter attention au traitement des déchets chimiques pouvant être générés au cours de son processus de production.
La carboxyméthylcellulose (CMC) est un polymère anionique hydrosoluble aux fonctionnalités diverses. La CMC obtenue par modification chimique conserve les excellentes propriétés de la cellulose naturelle tout en ayant une bonne solubilité dans l'eau et des propriétés physiques et chimiques uniques. Grâce à ses fonctions épaississante, gélifiante, stabilisante et autres, la CMC a été largement utilisée dans de nombreuses industries telles que l'alimentation, la médecine, la chimie quotidienne, le forage pétrolier, le textile et la fabrication du papier. Sa protection de l’environnement et sa sécurité en font également l’additif privilégié dans de nombreux produits.
Heure de publication : 23 août 2024