La carboxyméthylcellulose (CMC) est un additif fonctionnel largement utilisé dans diverses industries telles que l'alimentation, les produits pharmaceutiques, la fabrication du papier, le textile et l'exploitation minière.Il est dérivé de la cellulose naturelle, abondante dans les plantes et autres matières biologiques.La CMC est un polymère soluble dans l'eau doté de propriétés uniques, notamment la viscosité, l'hydratation, l'adhérence et l'adhérence.
Caractéristiques du CMC
La CMC est un dérivé de cellulose modifié chimiquement en introduisant des groupes carboxyméthyles dans sa structure.Cette modification améliore la solubilité et le caractère hydrophile de la cellulose, améliorant ainsi la fonctionnalité.Les propriétés d'une CMC dépendent de son degré de substitution (DS) et de son poids moléculaire (MW).DS est défini comme le nombre moyen de groupes carboxyméthyles par unité glucose dans le squelette cellulosique, tandis que MW reflète la taille et la distribution des chaînes polymères.
L’une des propriétés clés de la CMC est sa solubilité dans l’eau.La CMC est facilement soluble dans l’eau, formant une solution visqueuse aux propriétés pseudoplastiques.Ce comportement rhéologique résulte d'interactions intermoléculaires entre molécules de CMC, entraînant une diminution de la viscosité sous contrainte de cisaillement.La nature pseudoplastique des solutions CMC les rend adaptées à diverses applications telles que les épaississants, les stabilisants et les agents de suspension.
Une autre caractéristique importante du CMC est sa capacité filmogène.Les solutions CMC peuvent être coulées dans des films présentant d'excellentes propriétés mécaniques, transparence et flexibilité.Ces films peuvent être utilisés comme revêtements, stratifiés et matériaux d'emballage.
De plus, le CMC possède de bonnes propriétés de liaison et de liaison.Il forme un lien fort avec différentes surfaces, notamment le bois, le métal, le plastique et le tissu.Cette propriété a conduit à l’utilisation de la CMC dans la production de revêtements, d’adhésifs et d’encres.
Viscosité CMC
La viscosité des solutions CMC dépend de plusieurs facteurs tels que la concentration, le DS, le MW, la température et le pH.En général, les solutions de CMC présentent des viscosités plus élevées à des concentrations, DS et MW plus élevées.La viscosité augmente également avec la diminution de la température et du pH.
La viscosité des solutions de CMC est contrôlée par l'interaction entre les chaînes polymères et les molécules de solvant dans la solution.Les molécules de CMC interagissent avec les molécules d'eau via des liaisons hydrogène, formant une coque d'hydratation autour des chaînes polymères.Cette coque d'hydratation réduit la mobilité des chaînes polymères, augmentant ainsi la viscosité de la solution.
Le comportement rhéologique des solutions de CMC est caractérisé par des courbes d'écoulement qui décrivent la relation entre la contrainte de cisaillement et la vitesse de cisaillement de la solution.Les solutions CMC présentent un comportement d'écoulement non newtonien, ce qui signifie que leur viscosité change avec le taux de cisaillement.À de faibles taux de cisaillement, la viscosité des solutions de CMC est plus élevée, tandis qu'à des taux de cisaillement élevés, la viscosité diminue.Ce comportement d'amincissement par cisaillement est dû à l'alignement et à l'étirement des chaînes de polymère sous contrainte de cisaillement, ce qui entraîne une réduction des forces intermoléculaires entre les chaînes et une diminution de la viscosité.
Application de la CMC
La CMC est largement utilisée dans différents domaines en raison de ses propriétés uniques et de son comportement rhéologique.Dans l’industrie alimentaire, la CMC est utilisée comme épaississant, stabilisant, émulsifiant et améliorant de texture.Il est ajouté aux aliments tels que les glaces, les boissons, les sauces et les produits de boulangerie pour améliorer leur texture, leur consistance et leur durée de conservation.La CMC empêche également la formation de cristaux de glace dans les aliments surgelés, ce qui donne un produit onctueux et crémeux.
Dans l'industrie pharmaceutique, la CMC est utilisée comme liant, désintégrant et agent à libération contrôlée dans les formulations de comprimés.Améliorer la compressibilité et la fluidité de la poudre et assurer l'uniformité et la stabilité des comprimés.En raison de ses propriétés mucoadhésives et bioadhésives, la CMC est également utilisée comme excipient dans les formulations ophtalmiques, nasales et orales.
Dans l'industrie du papier, la CMC est utilisée comme additif pour la partie humide, comme liant de couchage et comme agent de presse d'encollage.Il améliore la rétention et le drainage de la pulpe, augmente la résistance et la densité du papier et offre une surface lisse et brillante.Le CMC agit également comme une barrière contre l’eau et l’huile, empêchant l’encre ou d’autres liquides de pénétrer dans le papier.
Dans l'industrie textile, la CMC est utilisée comme agent d'encollage, épaississant d'impression et auxiliaire de teinture.Il améliore l'adhésion des fibres, améliore la pénétration et la fixation de la couleur et réduit la friction et les rides.La CMC confère également douceur et rigidité au tissu, en fonction du DS et du MW du polymère.
Dans l'industrie minière, la CMC est utilisée comme floculant, inhibiteur et modificateur de rhéologie dans le traitement des minéraux.Il améliore la décantation et la filtration des solides, minimise la séparation de la gangue de charbon et contrôle la viscosité et la stabilité de la suspension.CMC réduit également l'impact environnemental du processus d'exploitation minière en minimisant l'utilisation de produits chimiques toxiques et d'eau.
en conclusion
La CMC est un additif polyvalent et précieux qui présente des propriétés et une viscosité uniques en raison de sa structure chimique et de son interaction avec l'eau.Sa solubilité, sa capacité filmogène, ses propriétés liantes et adhésives le rendent adapté à différentes applications dans les secteurs alimentaire, pharmaceutique, papetier, textile et minier.La viscosité des solutions de CMC peut être contrôlée par plusieurs facteurs, tels que la concentration, le DS, le MW, la température et le pH, et peut être caractérisée par son comportement pseudoplastique et rhéofluidifiant.La CMC a un impact positif sur la qualité, l’efficacité et la durabilité des produits et des processus, ce qui en fait un élément essentiel de l’industrie moderne.
Heure de publication : 25 septembre 2023