La carbossimetilcellulosa (CMC) è un polimero di importante valore industriale. È un etere di cellulosa anionico solubile in acqua derivato dalla cellulosa naturale. La cellulosa è uno dei polimeri organici più abbondanti in natura ed è il componente principale delle pareti cellulari delle piante. La cellulosa stessa ha una scarsa solubilità in acqua, ma attraverso la modificazione chimica la cellulosa può essere trasformata in derivati con buona solubilità in acqua e la CMC è uno di questi.
La struttura molecolare della CMC si ottiene eterificando la parte idrossilica (—OH) della molecola di cellulosa con acido cloroacetico (ClCH2COOH) per generare un sostituente carbossimetilico (—CH2COOH). La struttura della CMC mantiene la struttura della catena β-1,4-glucosio della cellulosa, ma alcuni dei gruppi idrossilici in essa contenuti sono sostituiti da gruppi carbossimetilici. Pertanto, la CMC conserva le caratteristiche della catena polimerica della cellulosa e ha la funzionalità del gruppo carbossimetilico.
Proprietà chimiche della CMC
La CMC è un polimero anionico. Poiché il gruppo carbossilico (—CH2COOH) nella sua struttura può ionizzarsi per generare cariche negative in soluzione acquosa, la CMC può formare una soluzione colloidale stabile dopo la dissoluzione in acqua. L'idrosolubilità e la solubilità della CMC sono influenzate dal suo grado di sostituzione (DS) e dal grado di polimerizzazione (DP). Il grado di sostituzione si riferisce al numero di gruppi idrossilici sostituiti da gruppi carbossilici in ciascuna unità di glucosio. In generale, maggiore è il grado di sostituzione, migliore è la solubilità in acqua. Inoltre, anche la solubilità e la viscosità della CMC a diversi valori di pH sono diverse. In generale, mostra una migliore solubilità e stabilità in condizioni neutre o alcaline, mentre in condizioni acide la solubilità della CMC diminuirà e potrebbe persino precipitare.
Proprietà fisiche della CMC
La viscosità della soluzione CMC è una delle sue proprietà fisiche più importanti. La sua viscosità è correlata a molti fattori, tra cui la concentrazione della soluzione, il grado di sostituzione, il grado di polimerizzazione, la temperatura e il valore del pH. Questa caratteristica di viscosità della CMC gli consente di mostrare effetti addensanti, gelificanti e stabilizzanti in molte applicazioni. La viscosità del CMC ha anche le caratteristiche di assottigliamento al taglio, ovvero la viscosità diminuirà sotto un'elevata forza di taglio, il che lo rende vantaggioso in alcune applicazioni che richiedono elevata fluidità.
Aree di applicazione della CMC
Grazie alle sue proprietà fisiche e chimiche uniche, la CMC è ampiamente utilizzata in molti campi. Ecco alcuni dei principali ambiti di applicazione:
Industria alimentare: la CMC viene utilizzata come addensante, stabilizzante ed emulsionante nell'industria alimentare. Può migliorare la consistenza e la stabilità degli alimenti, come nelle applicazioni comuni nel gelato, nello yogurt, nella gelatina e nelle salse.
Industria farmaceutica: la CMC viene utilizzata come eccipiente per farmaci e adesivo per compresse in campo farmaceutico. Viene anche utilizzato come idratante e agente filmogeno nelle medicazioni delle ferite.
Prodotti chimici quotidiani: nei prodotti quotidiani come dentifricio, shampoo, detersivo, ecc., la CMC viene utilizzata come addensante, agente di sospensione e stabilizzante per aiutare il prodotto a mantenere un buon aspetto e prestazioni.
Trivellazione petrolifera: la CMC viene utilizzata come potenziatore della viscosità e agente di filtraggio nei fluidi di trivellazione petrolifera, che può migliorare le proprietà reologiche dei fluidi di perforazione e prevenire un'eccessiva penetrazione dei fluidi di perforazione.
Industrie tessili e cartarie: nell'industria tessile, la CMC viene utilizzata per la pasta tessile e gli agenti di finitura, mentre nell'industria cartaria viene utilizzata come agente rinforzante e agente di collatura per la carta per migliorare la resistenza e la levigatezza della carta.
Tutela dell'ambiente e sicurezza
La CMC è un materiale ecologico che può essere degradato dai microrganismi in natura, quindi non causerà inquinamento a lungo termine dell'ambiente. Inoltre, la CMC ha una bassa tossicità ed un'elevata sicurezza e ha un buon record di sicurezza nelle applicazioni alimentari e farmaceutiche. Tuttavia, a causa della sua produzione e applicazione su larga scala, è necessario prestare attenzione al trattamento dei rifiuti chimici che possono essere generati durante il processo di produzione.
La carbossimetilcellulosa (CMC) è un polimero anionico solubile in acqua funzionalmente diverso. La CMC ottenuta mediante modificazione chimica conserva le eccellenti proprietà della cellulosa naturale pur avendo una buona solubilità in acqua e proprietà fisiche e chimiche uniche. Con le sue funzioni di addensamento, gelificazione, stabilizzazione e altre funzioni, la CMC è stata ampiamente utilizzata in molti settori come quello alimentare, medicinale, chimico quotidiano, trivellazione petrolifera, tessile e fabbricazione della carta. La sua protezione ambientale e la sicurezza lo rendono anche l'additivo preferito in molti prodotti.
Orario di pubblicazione: 23 agosto 2024