Carboximetilcelulose (CMC) e metilcelulose (MC) são dois derivados de celulose amplamente utilizados em muitas indústrias. Embora ambos sejam derivados da celulose natural, devido a diferentes processos de modificação química, o CMC e o MC apresentam diferenças significativas na estrutura química, nas propriedades físicas e químicas e nos campos de aplicação.
1. Fonte e visão geral básica
A carboximetilcelulose (CMC) é preparada pela reação da celulose natural com ácido cloroacético após tratamento alcalino. É um derivado aniônico da celulose solúvel em água. O CMC geralmente existe na forma de sal de sódio, por isso também é chamado de Carboximetilcelulose de Sódio (Na-CMC). Devido à sua boa solubilidade e função de ajuste de viscosidade, o CMC é amplamente utilizado nas indústrias alimentícia, farmacêutica, de perfuração de petróleo, têxtil e de papel.
A metilcelulose (MC) é preparada metilando a celulose com cloreto de metila (ou outros reagentes de metilação). É um derivado de celulose não iônico. MC possui propriedades de gel térmico, a solução solidifica quando aquecida e se dissolve quando resfriada. Devido às suas propriedades únicas, o MC é amplamente utilizado em materiais de construção, preparações farmacêuticas, revestimentos, alimentos e outras indústrias.
2. Estrutura química
A estrutura básica do CMC é a introdução de um grupo carboximetil (–CH2COOH) na unidade de glicose da ligação β-1,4-glicosídica da celulose. Este grupo carboxila o torna aniônico. A estrutura molecular do CMC possui um grande número de grupos carboxilato de sódio. Esses grupos são facilmente dissociados em água, tornando as moléculas de CMC carregadas negativamente, conferindo-lhes boa solubilidade em água e propriedades de espessamento.
A estrutura molecular do MC é a introdução de grupos metoxi (–OCH3) nas moléculas de celulose, e esses grupos metoxi substituem parte dos grupos hidroxila nas moléculas de celulose. Não há grupos ionizados na estrutura do MC, por isso é não iônico, o que significa que não se dissocia nem fica carregado em solução. Suas propriedades únicas de gel térmico são causadas pela presença desses grupos metoxi.
3. Solubilidade e propriedades físicas
O CMC tem boa solubilidade em água e pode dissolver-se rapidamente em água fria para formar um líquido viscoso transparente. Por ser um polímero aniônico, a solubilidade do CMC é afetada pela força iônica e pelo valor do pH da água. Em ambientes com alto teor de sal ou condições de ácido forte, a solubilidade e a estabilidade do CMC diminuirão. Além disso, a viscosidade do CMC é relativamente estável em diferentes temperaturas.
A solubilidade do MC em água depende da temperatura. Pode ser dissolvido em água fria, mas formará um gel quando aquecido. Esta propriedade do gel térmico permite que o MC desempenhe funções especiais na indústria alimentícia e de materiais de construção. A viscosidade do MC diminui à medida que a temperatura aumenta e apresenta boa resistência à degradação enzimática e estabilidade.
4. Características de viscosidade
A viscosidade do CMC é uma de suas propriedades físicas mais importantes. A viscosidade está intimamente relacionada ao seu peso molecular e grau de substituição. A viscosidade da solução CMC tem boa ajustabilidade, geralmente produzindo maior viscosidade em baixa concentração (1%-2%), por isso é frequentemente usada como espessante, estabilizante e agente de suspensão.
A viscosidade do MC também está relacionada ao seu peso molecular e grau de substituição. MC com diferentes graus de substituição possui diferentes características de viscosidade. MC também tem um bom efeito espessante na solução, mas quando aquecida a uma certa temperatura, a solução MC irá gelificar. Esta propriedade gelificante é amplamente utilizada na indústria da construção (como gesso, cimento) e processamento de alimentos (como espessamento, formação de filme, etc.).
5. Áreas de aplicação
O CMC é comumente usado como espessante, emulsificante, estabilizante e agente de suspensão na indústria alimentícia. Por exemplo, em sorvetes, iogurtes e bebidas de frutas, o CMC pode prevenir eficazmente a separação dos ingredientes e melhorar o sabor e a estabilidade do produto. Na indústria do petróleo, o CMC é usado como agente de tratamento de lama para ajudar a controlar a fluidez e a perda de fluidos de perfuração. Além disso, o CMC também é utilizado para modificação de celulose na indústria de papel e como agente de colagem na indústria têxtil.
O MC é amplamente utilizado na indústria da construção, especialmente em argamassas secas, adesivos para azulejos e massas em pó. Como agente espessante e agente de retenção de água, o MC pode melhorar o desempenho da construção e a resistência da ligação. Na indústria farmacêutica, o MC é usado como aglutinante de comprimidos, materiais de liberação sustentada e materiais de parede de cápsulas. Suas propriedades termogelificantes permitem liberação controlada em determinadas formulações. Além disso, o MC também é utilizado na indústria alimentícia como espessante, estabilizante e emulsificante para alimentos, como molhos, recheios, pães, etc.
6. Segurança e biodegradabilidade
O CMC é considerado um aditivo alimentar seguro. Extensos estudos toxicológicos demonstraram que o CMC é inofensivo para o corpo humano na dosagem recomendada. Por ser um derivado à base de celulose natural e ter boa biodegradabilidade, o CMC é relativamente amigo do meio ambiente e pode ser degradado por microrganismos.
O MC também é considerado um aditivo seguro e é amplamente utilizado em medicamentos, alimentos e cosméticos. A sua natureza não iónica torna-o altamente estável in vivo e in vitro. Embora o MC não seja tão biodegradável quanto o CMC, também é capaz de ser degradado por microrganismos sob condições específicas.
Embora a carboximetilcelulose e a metilcelulose sejam ambas derivadas da celulose natural, elas apresentam características diferentes em aplicações práticas devido às suas diferentes estruturas químicas, propriedades físicas e campos de aplicação. O CMC é amplamente utilizado nas áreas alimentícia, farmacêutica e industrial devido à sua boa solubilidade em água, propriedades de espessamento e suspensão, enquanto o MC ocupa uma posição importante nas indústrias de construção, farmacêutica e alimentícia devido às suas propriedades e estabilidade de gel térmico. Ambos têm aplicações únicas na indústria moderna e são materiais ecológicos e ecológicos.
Horário da postagem: 18 de outubro de 2024