Carboxyméthylcellulose de sodium (également connue sous le nom de : carboxyméthylcellulose de sodium, carboxyméthylcellulose,CMC, Carboxyméthyle, Cellulose Sodique, Sel de Sodium de Caboxy Méthyl Cellulose) est le type de cellulose le plus largement utilisé et le plus utilisé dans le monde aujourd'hui.
CMC-Na en abrégé, est un dérivé de cellulose avec un degré de polymérisation du glucose de 100 à 2 000 et une masse moléculaire relative de 242,16. Poudre blanche fibreuse ou granuleuse. Inodore, insipide, insipide, hygroscopique, insoluble dans les solvants organiques.
Propriétés de base
1. Structure moléculaire de la carboxyméthylcellulose sodique (CMC)
Il a été produit pour la première fois en Allemagne en 1918, puis breveté en 1921 et est apparu dans le monde. La production commerciale a depuis été réalisée en Europe. A cette époque, ce n’était qu’un produit brut, utilisé comme colloïde et liant. De 1936 à 1941, la recherche sur les applications industrielles de la carboxyméthylcellulose de sodium a été très active et plusieurs brevets inspirants ont été inventés. Pendant la Seconde Guerre mondiale, l’Allemagne utilisait la carboxyméthylcellulose de sodium dans les détergents synthétiques. Hercules a fabriqué de la carboxyméthylcellulose de sodium pour la première fois aux États-Unis en 1943 et a produit de la carboxyméthylcellulose de sodium raffinée en 1946, reconnue comme un additif alimentaire sûr. mon pays a commencé à l’adopter dans les années 1970 et il a été largement utilisé dans les années 1990. C’est aujourd’hui la cellulose la plus utilisée et la plus grande quantité dans le monde.
Formule développée : C6H7O2 (OH) 2OCH2COONa Formule moléculaire : C8H11O7Na
Ce produit est le sel de sodium de l'éther carboxyméthylique de cellulose, une fibre anionique
2. Aspect de la carboxyméthylcellulose sodique (CMC)
Ce produit est le sel de sodium de l'éther carboxyméthylique de cellulose, un éther de cellulose anionique, une poudre ou un granule fibreux blanc ou blanc laiteux, densité 0,5-0,7 g/cm3, presque inodore, insipide, hygroscopique. Il est facile à disperser dans l'eau pour former une solution colloïdale transparente et est insoluble dans les solvants organiques tels que l'éthanol [1]. Le pH d'une solution aqueuse à 1 % est de 6,5 à 8,5, lorsque le pH > 10 ou < 5, la viscosité du mucilage diminue de manière significative et les performances sont les meilleures lorsque le pH = 7. Stable à la chaleur, la viscosité monte rapidement en dessous de 20°C et évolue lentement à 45°C. Un chauffage prolongé au-dessus de 80 °C peut dénaturer le colloïde et réduire considérablement sa viscosité et ses performances. Il est facilement soluble dans l’eau et la solution est transparente ; il est très stable en solution alcaline, mais il s'hydrolyse facilement lorsqu'il rencontre un acide, et il précipitera lorsque la valeur du pH est de 2-3, et il réagira également avec des sels métalliques polyvalents.
Le but principal
Il est utilisé comme épaississant dans l’industrie alimentaire, comme support de médicaments dans l’industrie pharmaceutique et comme liant et agent anti-redéposition dans l’industrie chimique quotidienne. Dans l’industrie de l’imprimerie et de la teinture, il est utilisé comme colloïde protecteur pour les agents d’encollage et les pâtes d’impression. Dans l’industrie pétrochimique, il peut être utilisé comme composant du fluide de fracturation pour la récupération du pétrole. [2]
Incompatibilité
La carboxyméthylcellulose de sodium est incompatible avec les solutions acides fortes, les sels de fer solubles et certains autres métaux tels que l'aluminium, le mercure et le zinc. Lorsque le pH est inférieur à 2 et lorsqu'il est mélangé à de l'éthanol à 95 %, une précipitation se produit.
La carboxyméthylcellulose sodique peut former des co-agglomérats avec la gélatine et la pectine, et peut également former des complexes avec le collagène, qui peuvent précipiter certaines protéines chargées positivement.
artisanat
La CMC est généralement un composé polymère anionique préparé par réaction de cellulose naturelle avec un alcali caustique et de l'acide monochloroacétique, d'un poids moléculaire de 6 400 (± 1 000). Les principaux sous-produits sont le chlorure de sodium et le glycolate de sodium. La CMC appartient à la modification naturelle de la cellulose. L’Organisation des Nations Unies pour l’alimentation et l’agriculture (FAO) et l’Organisation mondiale de la santé (OMS) l’ont officiellement appelée « cellulose modifiée ».
Les principaux indicateurs permettant de mesurer la qualité de la CMC sont le degré de substitution (DS) et la pureté. Généralement, les propriétés de la CMC sont différentes si le DS est différent ; plus le degré de substitution est élevé, plus la solubilité est forte et meilleures sont la transparence et la stabilité de la solution. Selon les rapports, la transparence de la CMC est meilleure lorsque le degré de substitution est compris entre 0,7 et 1,2, et la viscosité de sa solution aqueuse est la plus élevée lorsque la valeur du pH est comprise entre 6 et 9. Afin de garantir sa qualité, outre le choix de l'agent d'éthérification, certains facteurs qui affectent le degré de substitution et la pureté doivent également être pris en compte, tels que la relation entre la quantité d'alcali et d'agent d'éthérification, le temps d'éthérification, la teneur en eau dans le système, la température, la valeur du pH, la concentration de la solution et le sel, etc.
statu quo
Afin de résoudre la pénurie de matières premières (coton raffiné fabriqué à partir de linters de coton), certaines unités de recherche scientifique de mon pays ont coopéré ces dernières années avec des entreprises pour utiliser de manière globale la paille de riz, le coton moulu (déchets de coton) et la lie de tofu. pour produire du CMC avec succès. Le coût de production est considérablement réduit, ce qui ouvre une nouvelle source de matières premières pour la production industrielle de CMC et réalise une utilisation complète des ressources. D’une part, le coût de production est réduit, et d’autre part, CMC évolue vers une plus grande précision. La recherche et le développement de CMC se concentrent principalement sur la transformation de la technologie de production existante et l'innovation des processus de fabrication, ainsi que sur de nouveaux produits CMC dotés de propriétés uniques, tels que le procédé « méthode solvant-slurry » [3] qui a été développé avec succès. à l’étranger et a été largement utilisé. Un nouveau type de CMC modifié à haute stabilité est produit. En raison du degré de substitution plus élevé et de la distribution plus uniforme des substituants, il peut être utilisé dans un plus large éventail de domaines de production industrielle et d'environnements d'utilisation complexes pour répondre à des exigences de processus plus élevées. Au niveau international, ce nouveau type de CMC modifiée est également appelé « cellulose polyanionique (PAC, Poly anionic cellulose) ».
sécurité
Haute sécurité, ADI n'a pas besoin de réglementation, et des normes nationales ont été formulées [4] .
application
Ce produit a les fonctions de liaison, d'épaississement, de renforcement, d'émulsification, de rétention d'eau et de suspension.
Application de la CMC dans les aliments
La FAO et l'OMS ont approuvé l'utilisation de CMC pure dans les aliments. Il a été approuvé après des recherches et des tests biologiques et toxicologiques très stricts. L'apport sûr (DJA) de la norme internationale est de 25 mg/(kg·j), soit environ 1,5 g/j par personne. Il a été rapporté que certaines personnes n'avaient aucune réaction toxique lorsque la consommation atteignait 10 kg. La CMC est non seulement un bon stabilisant d'émulsification et épaississant dans les applications alimentaires, mais elle possède également une excellente stabilité à la congélation et à la fusion, et peut améliorer la saveur du produit et prolonger la durée de stockage. La quantité utilisée dans le lait de soja, la crème glacée, la crème glacée, la gelée, les boissons et les canettes est d'environ 1 % à 1,5 %. La CMC peut également former une dispersion émulsionnée stable avec du vinaigre, de la sauce soja, de l'huile végétale, du jus de fruit, de la sauce, du jus de légumes, etc., et le dosage est de 0,2 % à 0,5 %. En particulier, il présente d'excellentes performances émulsifiantes pour les huiles animales et végétales, les protéines et les solutions aqueuses, lui permettant de former une émulsion homogène aux performances stables. En raison de sa sécurité et de sa fiabilité, son dosage n'est pas limité par la norme nationale d'hygiène alimentaire ADI. La CMC a été continuellement développée dans le domaine alimentaire et des recherches sur l'application de la carboxyméthylcellulose de sodium dans la production de vin ont également été menées.
L'utilisation de la CMC en médecine
Dans l’industrie pharmaceutique, il peut être utilisé comme stabilisant d’émulsion pour injections, comme liant et comme agent filmogène pour comprimés. Certaines personnes ont prouvé que la CMC est un vecteur de médicament anticancéreux sûr et fiable grâce à des expériences fondamentales et animales. En utilisant le CMC comme matériau de membrane, la forme posologique modifiée de la poudre de médecine traditionnelle chinoise Yangyin Shengji, la membrane Yangyin Shengji, peut être utilisée pour les plaies chirurgicales de dermabrasion et les plaies traumatiques. Des études sur des modèles animaux ont montré que le film prévient l'infection des plaies et ne présente aucune différence significative par rapport aux pansements de gaze. En termes de contrôle de l'exsudation de liquide des tissus de la plaie et de cicatrisation rapide des plaies, ce film est nettement meilleur que les pansements de gaze et a pour effet de réduire l'œdème postopératoire et l'irritation de la plaie. La préparation de film composée d'alcool polyvinylique : carboxyméthylcellulose de sodium : polycarboxyéthylène dans un rapport de 3:6:1 est la meilleure solution, et l'adhérence et le taux de libération sont tous deux augmentés. L'adhésion de la préparation, le temps de séjour de la préparation dans la cavité buccale et l'efficacité du médicament dans la préparation sont tous considérablement améliorés. La bupivacaïne est un anesthésique local puissant, mais elle peut parfois produire de graves effets secondaires cardiovasculaires en cas d'empoisonnement. Par conséquent, même si la bupivacaïne est largement utilisée en clinique, la recherche sur la prévention et le traitement de ses réactions toxiques a toujours fait l’objet d’une plus grande attention. Des études pharmacologiques ont montré que CIVIC, en tant que substance à libération prolongée formulée avec une solution de bupivacaïne, peut réduire considérablement les effets secondaires du médicament. En chirurgie PRK, l'utilisation de tétracaïne à faible concentration et d'anti-inflammatoires non stéroïdiens associés à la CMC peut soulager considérablement la douleur postopératoire. La prévention des adhérences péritonéales postopératoires et la réduction de l'obstruction intestinale sont l'une des questions les plus préoccupantes en chirurgie clinique. Des études ont montré que la CMC est nettement meilleure que l'hyaluronate de sodium pour réduire le degré d'adhérences péritonéales postopératoires et peut être utilisée comme méthode efficace pour prévenir l'apparition d'adhérences péritonéales. La CMC est utilisée dans la perfusion artérielle hépatique par cathéter de médicaments anticancéreux pour le traitement du cancer du foie, ce qui peut prolonger considérablement le temps de séjour des médicaments anticancéreux dans les tumeurs, améliorer le pouvoir antitumoral et améliorer l'effet thérapeutique. En médecine animale, la CMC a également un large éventail d’utilisations. Il a été rapporté [5] que l'instillation intrapéritonéale d'une solution de CMC à 1 % chez les brebis avait un effet significatif sur la prévention des dystocies et des adhérences abdominales après une chirurgie de l'appareil reproducteur chez le bétail.
CMC dans d'autres applications industrielles
Dans les détergents, la CMC peut être utilisée comme agent de redéposition anti-salissures, en particulier pour les tissus en fibres synthétiques hydrophobes, ce qui est nettement meilleur que les fibres de carboxyméthyle.
La CMC peut être utilisée pour protéger les puits de pétrole en tant que stabilisant de boue et agent de rétention d'eau dans le forage pétrolier. Le dosage pour chaque puits de pétrole est de 2,3 t pour les puits peu profonds et de 5,6 t pour les puits profonds ;
Dans l'industrie textile, il est utilisé comme agent d'encollage, épaississant pour les pâtes d'impression et de teinture, l'impression textile et la finition de rigidification. Lorsqu'il est utilisé comme agent d'encollage, il peut améliorer la solubilité et la viscosité et est facile à désencoller ; en tant qu'agent raidissant, son dosage est supérieur à 95 % ; lorsqu'il est utilisé comme agent d'encollage, la résistance et la flexibilité du film d'encollage sont considérablement améliorées ; avec fibroïne de soie régénérée La membrane composite composée de carboxyméthylcellulose est utilisée comme matrice pour immobiliser la glucose oxydase, et la glucose oxydase et le ferrocène carboxylate sont immobilisés, et le biocapteur de glucose fabriqué a une sensibilité et une stabilité plus élevées. Des études ont montré que lorsque l'homogénat de gel de silice est préparé avec une solution de CMC avec une concentration d'environ 1 % (p/v), les performances chromatographiques de la plaque en couche mince préparée sont les meilleures. Dans le même temps, la plaque en couche mince recouverte dans des conditions optimisées a une résistance de couche appropriée, adaptée à diverses techniques d'échantillonnage et facile à utiliser. La CMC adhère à la plupart des fibres et peut améliorer la liaison entre les fibres. La stabilité de sa viscosité peut assurer l'uniformité de l'encollage, améliorant ainsi l'efficacité du tissage. Il peut également être utilisé comme agent de finition pour textiles, notamment pour une finition anti-rides permanente, qui apporte des modifications durables aux tissus.
La CMC peut être utilisée comme agent anti-sédimentation, émulsifiant, dispersant, agent de nivellement et adhésif pour les revêtements. Il peut répartir uniformément le contenu solide du revêtement dans le solvant, de sorte que le revêtement ne se délamine pas pendant une longue période. Il est également largement utilisé dans les peintures. .
Lorsque la CMC est utilisée comme floculant, elle est plus efficace que le gluconate de sodium pour éliminer les ions calcium. Lorsqu'elle est utilisée comme échangeur de cations, sa capacité d'échange peut atteindre 1,6 ml/g.
La CMC est utilisée comme agent d'encollage du papier dans l'industrie du papier, ce qui peut améliorer considérablement la résistance à sec et la résistance à l'humidité du papier, ainsi que la résistance à l'huile, l'absorption de l'encre et la résistance à l'eau.
La CMC est utilisée comme hydrolat dans les cosmétiques et comme épaississant dans les dentifrices, et son dosage est d'environ 5 %.
La CMC peut être utilisée comme floculant, agent chélateur, émulsifiant, épaississant, agent de rétention d'eau, agent d'encollage, matériau filmogène, etc., et est également largement utilisée dans l'électronique, les pesticides, le cuir, les plastiques, l'impression, la céramique, le dentifrice, au quotidien. produits chimiques et autres domaines, et en raison de ses excellentes performances et de son large éventail d'utilisations, il ouvre constamment de nouveaux domaines d'application et les perspectives de marché sont extrêmement larges.
Précautions
(1) La compatibilité de ce produit avec les acides forts, les alcalis forts et les ions de métaux lourds (tels que l'aluminium, le zinc, le mercure, l'argent, le fer, etc.) est contre-indiquée.
(2) L'apport autorisé de ce produit est de 0 à 25 mg/kg·j.
Instructions
Mélangez la CMC directement avec de l'eau pour obtenir une colle pâteuse pour une utilisation ultérieure. Lors de la configuration de la colle CMC, ajoutez d'abord une certaine quantité d'eau propre dans le réservoir de dosage avec un dispositif d'agitation, et lorsque le dispositif d'agitation est allumé, saupoudrez lentement et uniformément la CMC dans le réservoir de dosage, en remuant continuellement, de sorte que le CMC soit entièrement intégré. avec de l'eau, la CMC peut se dissoudre complètement. Lors de la dissolution de la CMC, la raison pour laquelle elle doit être saupoudrée uniformément et agitée en continu est de « prévenir les problèmes d'agglomération, d'agglomération et de réduire la quantité de CMC dissoute lorsque la CMC rencontre l'eau » et d'augmenter le taux de dissolution de la CMC. Le temps d’agitation n’est pas le même que le temps nécessaire à la dissolution complète de la CMC. Ce sont deux notions. D’une manière générale, le temps d’agitation est beaucoup plus court que le temps nécessaire à la dissolution complète de la CMC. Le temps requis pour les deux dépend de la situation spécifique.
La base pour déterminer le temps d'agitation est la suivante : lorsque leCMCest uniformément dispersé dans l'eau et il n'y a pas de gros grumeaux évidents, l'agitation peut être arrêtée, permettant au CMC et à l'eau de pénétrer et de fusionner les uns avec les autres à l'état debout.
La base pour déterminer le temps nécessaire à la dissolution complète du CMC est la suivante :
(1) La CMC et l’eau sont complètement liées et il n’y a pas de séparation solide-liquide entre les deux ;
(2) La pâte mélangée est dans un état uniforme et la surface est plate et lisse ;
(3) La couleur de la pâte mélangée est proche de l'incolore et du transparent, et il n'y a aucun objet granuleux dans la pâte. Depuis le moment où la CMC est mise dans la cuve de dosage et mélangée avec de l'eau jusqu'au moment où la CMC est complètement dissoute, le temps requis est compris entre 10 et 20 heures.
Heure de publication : 26 avril 2024