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La carboxyméthylcellulose sodique réticulée, ou gomme de cellulose, est un dérivé de la cellulose dont les groupes carboxyméthyle (-CH2-COOH) sont liés à certains groupes hydroxyle des monomères de glucopyranose qui constituent le squelette cellulosique.
La carboxyméthylcellulose sodique réticulée est souvent utilisée sous sa forme de sel de sodium, la carboxyméthylcellulose sodique.
La carboxyméthylcellulose sodique réticulée était autrefois commercialisée sous le nom de Tylose, une marque déposée de SE Tylose.
CAS : 9004-32-4
MF : C6H7O2(OH)2CH2COONa
EINECS : 618-378-6
Synonymes
Aquacide I, Calbiochem ; Aquacide II, Calbiochem ; Carboxylméthylcellulose sodique ; Cellex ; Éther carboxyméthylique de cellulose sodique ; Gomme de cellulose ; CARBOXYMÉTHYLCELLULOSE DE SODIUM (CMC) ; SCMC (CARBOXYMÉTHYLCELLULOSE DE SODIUM)
La carboxyméthylcellulose sodique réticulée est utilisée en pharmacie comme lubrifiant artificiel pour l’œil en solution aqueuse à 0,25 % sous la marque Theratears.
Une forme injectable a été étudiée pour une utilisation comme produit de comblement des tissus mous.
La carboxyméthylcellulose sodique réticulée est également utilisée comme pansement pour plaies sous plusieurs marques.
La carboxyméthylcellulose sodique réticulée est un polymère hydrosoluble.
En solution aqueuse, La carboxyméthylcellulose sodique réticulée possède des propriétés thixotropes.
Elle est utile pour maintenir les composants des compositions pyrotechniques en suspension aqueuse (par exemple, pour la fabrication d'allumettes noires).
Elle est également un liant particulièrement efficace, utilisable en petites quantités dans les compositions où le liant peut perturber l'effet recherché (par exemple, dans les compositions stroboscopiques).
Cependant, sa teneur en sodium exclut son utilisation dans la plupart des compositions colorantes.
Elle est fabriquée à partir de cellulose par divers procédés qui remplacent certains atomes d'hydrogène des groupes hydroxyle [OH] de la molécule de cellulose par des groupes carboxyméthyle acides [-CH₂CO.OH], neutralisés pour former le sel de sodium correspondant.
La carboxyméthylcellulose sodique réticulée est blanche à l'état pur ; un produit de qualité industrielle peut être blanc grisâtre. ou en granulés ou en poudre.
La carboxyméthylcellulose sodique réticulée est un agent poisseux. À température ambiante, c'est une poudre blanche floculante, non toxique et insipide. Elle est stable et soluble dans l'eau. En solution aqueuse, elle est un liquide visqueux transparent, neutre ou alcalin, et soluble dans d'autres gommes et résines hydrosolubles. Elle est insoluble dans les solvants organiques tels que l'éthanol.
La carboxyméthylcellulose sodique réticulée est le produit de substitution du groupe carboxyméthyle cellulosique.
Selon son poids moléculaire ou son degré de substitution, la carboxyméthylcellulose sodique réticulée peut être un polymère totalement dissous ou insoluble, ce dernier pouvant être utilisé comme échangeur de cations acides faibles pour séparer les protéines neutres ou basiques.
La carboxyméthylcellulose sodique réticulée peut former une solution colloïdale très visqueuse présentant des propriétés adhésives, épaississantes, fluides, émulsifiantes, formatrices, aqueuses, colloïdales protectrices, filmogènes, acides, salines, en suspension, etc. Elle est physiologiquement inoffensive. La carboxyméthylcellulose sodique réticulée est largement utilisée dans les secteurs de l'alimentation, de la pharmacie, des cosmétiques, du pétrole, du papier, des textiles, de la construction et d'autres secteurs de production.
Polymère semi-synthétique hydrosoluble dans lequel les groupes CH₂COOH sont substitués sur les unités glucose de la chaîne cellulosique par une liaison éther.
Sa masse moléculaire varie de 21 000 à 500 000.
La réaction se produisant en milieu alcalin, le produit est le sel de sodium de l'acide carboxylique R-O-CH₂COONa.
La carboxyméthylcellulose sodique réticulée appartient à la classe des celluloses linéaires anioniques.
Ses composants sont des polysaccharides issus de tissus fibreux végétaux.
La carboxyméthylcellulose sodique réticulée est un polymère hydrosoluble qui peut être utilisé comme dérivé polyélectrolyte de la cellulose.
Propriétés chimiques de la carboxyméthylcellulose sodique réticulée
Point de fusion : 274 °C (déc.)
Densité : 1,6 g/cm3
FEMA : 2239 | CARBOXYMÉTHYLCELLULOSE
Indice de réfraction : 1,515
Température de stockage : température ambiante
Solubilité H₂O : 20 mg/mL, soluble
Pka : 4,30 (à 25 °C)
Forme : faible viscosité
Couleur : blanc à jaune clair
PH : pH (10 g/l, 25 °C) 6,0～8,0
Odeur : inodore
Plage de pH : 6,5 - 8,5
Source biologique : bois (pâte à papier)
Solubilité dans l'eau : soluble
Merck : 14,1829
Stabilité : stable. Incompatible avec les agents oxydants forts.
Registre des substances de l'EPA : carboxyméthylcellulose de sodium réticulée (9004-32-4)
La carboxyméthylcellulose de sodium réticulée se présente sous la forme Poudre granuleuse blanche à presque blanche, inodore et sans goût.
La carboxyméthylcellulose sodique réticulée est hygroscopique après séchage.
Structure
La carboxyméthylcellulose sodique réticulée est un dérivé de la cellulose régénérée [C6H10O5]n avec de l'acide hydroxyacétique (acide hydroxyéthanoïque) CH2(OH)COOH ou du monochloroacétate de sodium (Na[ClCH2COO]).
Son squelette est constitué de résidus de D-glucose liés par une liaison -1,4.
Elle possède des groupes carboxyméthyle (-CH2-COOH) liés à certains des groupes hydroxyles des monomères de glucopyranose qui constituent son squelette.
Elle est souvent utilisée sous forme de son sel de sodium, la carboxyméthylcellulose sodique.
Propriétés
La carboxyméthylcellulose sodique réticulée est une poudre blanche ou légèrement jaune, sans odeur, sans saveur et sans propriétés toxiques.
Elle est hygroscopique et se dissout facilement dans l'eau chaude ou froide, formant une solution visqueuse. La carboxyméthylcellulose sodique réticulée n'est pas soluble dans les solvants organiques tels que le méthanol, l'éthanol, l'acétone, le chloroforme et le benzène.
Ses propriétés fonctionnelles dépendent du degré de substitution de la structure cellulosique (c'est-à-dire du nombre de groupes hydroxyles convertis en groupes carboxyméthylène lors de la réaction de substitution), ainsi que de la longueur de la chaîne principale de la cellulose et du degré d'agrégation des substituants carboxyméthyle.
La carboxyméthylcellulose sodique réticulée est couramment utilisée comme modificateur de viscosité ou épaississant, et pour stabiliser les émulsions dans divers produits, alimentaires ou non.
La carboxyméthylcellulose sodique réticulée est principalement utilisée pour sa viscosité élevée, son absence de toxicité et ses propriétés hypoallergéniques.
Utilisations
La carboxyméthylcellulose sodique réticulée est souvent appelée simplement carboxyméthylcellulose, ou encore gomme de cellulose.
La carboxyméthylcellulose sodique réticulée est dérivée de la cellulose purifiée issue du coton et de la pâte de bois.
La carboxyméthylcellulose sodique réticulée est un sel de sodium hydrodispersible de carboxyméthyléther de cellulose qui forme une solution colloïdale limpide.
La carboxyméthylcellulose sodique réticulée est un matériau hygroscopique capable d'absorber plus de 50 % d'eau à forte humidité.
La carboxyméthylcellulose sodique réticulée est également un dérivé polymère naturel utilisable dans les industries des détergents, de l'agroalimentaire et du textile.
La carboxyméthylcellulose sodique réticulée est l'un des principaux produits des éthers de cellulose, formés par modification naturelle de la cellulose, sous forme de dérivé de la cellulose à structure éther.
En raison de la faible solubilité de la forme acide de la CMC dans l'eau, la carboxyméthylcellulose sodique réticulée est généralement conservée sous forme de carboxyméthylcellulose sodique, largement utilisée dans de nombreuses industries et considérée comme du glutamate monosodique.
La carboxyméthylcellulose sodique réticulée est utilisée dans les colles à cigarettes, les encollages textiles, les pâtes à chaussures et les produits de nettoyage ménagers.
Elle est utilisée dans la peinture intérieure, l'architecture, les revêtements de sol, la mélamine, les mortiers épaississants et l'amélioration du béton.
Elle est utilisée dans les fibres réfractaires et les liants de moulage pour la production de céramique.
Elle est utilisée dans le forage pétrolier, l'exploration, l'épaississement des boues, la réduction des pertes en eau et l'encollage de surface du papier de qualité.
Elle peut être utilisée comme additif actif pour les savons et les lessives, ainsi que pour d'autres applications industrielles : dispersion, émulsification, stabilité, suspension, films, papier, polissage, etc.
Ce produit de qualité peut être utilisé dans les secteurs du dentifrice, de la médecine, de l'alimentation et d'autres industries.
La carboxyméthylcellulose sodique réticulée est un épaississant, un liant et un émulsifiant équivalent à la fibre de cellulose.
La carboxyméthylcellulose sodique réticulée résiste à la décomposition bactérienne et confère au produit une viscosité uniforme.
Elle prévient la déshydratation cutanée en formant un film à la surface de la peau et contribue également à masquer les odeurs dans les produits cosmétiques.
Les constituants sont des substances fibreuses constituant la majeure partie des parois cellulaires des plantes (souvent extraites de la pâte de bois ou du coton).
Dans les boues de forage, dans les détergents comme agent de suspension des sols, dans les peintures à base de résine, les adhésifs, les encres d'imprimerie, les encollages textiles, et comme colloïde protecteur en général.
Comme stabilisant dans les aliments.
Auxiliaires pharmaceutiques (agent de suspension ; excipient pour comprimés ; agent augmentant la viscosité). La carboxyméthylcellulose sodique réticulée est utilisée dans les boues de forage, dans les détergents comme agent de suspension des salissures, dans les peintures à base de résine, les adhésifs, les encres d'impression, les encollages textiles et les colloïdes protecteurs.
La carboxyméthylcellulose sodique réticulée agit comme stabilisant dans les aliments.
Elle est également utilisée dans les produits pharmaceutiques comme agent de suspension et excipient pour comprimés.
Elle est utilisée comme modificateur de viscosité pour stabiliser les émulsions.
Elle est utilisée comme lubrifiant dans les larmes artificielles et pour caractériser l'activité enzymatique des endoglucanases.
Introduction
La carboxyméthylcellulose sodique réticulée est utilisée dans des applications allant de la production alimentaire aux traitements médicaux.
Elle est couramment utilisée comme modificateur de viscosité ou épaississant et pour stabiliser les émulsions dans les produits alimentaires et non alimentaires.
La carboxyméthylcellulose sodique réticulée est principalement utilisée pour sa viscosité élevée, son absence de toxicité et son caractère généralement hypoallergénique, sa principale source de fibres étant la pâte de bois tendre ou le linter de coton.
La carboxyméthylcellulose sodique réticulée est également utilisée dans des produits non alimentaires, notamment les dentifrices, les laxatifs, les pilules amaigrissantes, les peintures à l'eau, les détergents, les encollages textiles, les compresses chauffantes réutilisables, divers produits en papier, les matériaux de filtration, les membranes synthétiques, les applications cicatrisantes, ainsi que dans la maroquinerie pour polir les bords.
Sciences alimentaires
La carboxyméthylcellulose sodique réticulée est enregistrée sous les codes E466 ou E469 (lorsqu'elle est hydrolysée enzymatiquement).
La carboxyméthylcellulose sodique réticulée est utilisée comme modificateur de viscosité ou épaississant et pour stabiliser les émulsions dans divers produits, notamment les glaces, la mayonnaise et les boissons.
La carboxyméthylcellulose sodique réticulée est également largement utilisée dans les produits alimentaires sans gluten et allégés. La viscosité variable de la carboxyméthylcellulose sodique réticulée (élevée à froid et faible à chaud) la rend utile pour la préparation d'aliments froids et la création de textures dans les boissons et les gels alimentaires.
Avec un DS d'environ 1,0, la carboxyméthylcellulose sodique réticulée peut prévenir la déshydratation et le rétrécissement de la gélatine tout en contribuant à une structure plus aérée.
Dans certains aliments, la carboxyméthylcellulose sodique réticulée peut être utilisée pour contrôler la teneur en huile et en humidité.
La carboxyméthylcellulose sodique réticulée est utilisée pour stabiliser le tartrate ou le froid dans le vin, ce qui permet d'éviter une consommation excessive d'énergie lors du refroidissement du vin dans les climats chauds.
La carboxyméthylcellulose sodique réticulée est plus stable que l'acide métatartrique et est très efficace pour inhiber la précipitation du tartrate.
Il a été rapporté que les cristaux de carboxyméthylcellulose sodique réticulée, en présence de CMC, croissent plus lentement et changent de morphologie.
Leur forme s'aplatit car ils perdent deux de leurs sept faces, ce qui modifie leurs dimensions.
Les molécules de carboxyméthylcellulose de sodium réticulée, chargées négativement au pH du vin, interagissent avec la surface électropositive des cristaux, où s'accumulent les ions potassium.
La croissance plus lente des cristaux et la modification de leur forme sont dues à la compétition entre les molécules de carboxyméthylcellulose de sodium réticulée et les ions bitartrate pour la liaison aux cristaux de KHT.
Applications pharmaceutiques
La carboxyméthylcellulose sodique réticulée est le sel de sodium de la carboxyméthylcellulose, un dérivé anionique.
La carboxyméthylcellulose sodique réticulée est largement utilisée dans les formulations pharmaceutiques orales et topiques, principalement pour ses propriétés viscosantes.
Les solutions aqueuses visqueuses sont utilisées pour suspendre les poudres destinées à une application topique ou à une administration orale et parentérale.
La carboxyméthylcellulose sodique réticulée peut également être utilisée comme liant et désintégrant pour comprimés, ainsi que pour stabiliser les émulsions.
Des concentrations plus élevées, généralement de 3 à 6 %, de la carboxyméthylcellulose sodique à viscosité moyenne sont utilisées pour produire des gels pouvant servir de base à des applications et des pâtes ; des glycols sont souvent ajoutés à ces gels pour éviter leur dessèchement.
La carboxyméthylcellulose sodique réticulée est également utilisée dans les stomies auto-adhésives, le soin des plaies et les patchs dermatologiques comme muco-adhésif et pour absorber l'exsudat des plaies, l'eau transépidermique et la sueur.
Cette propriété muco-adhésive est utilisée dans des produits conçus pour prévenir les adhérences tissulaires post-chirurgicales, pour localiser et modifier la cinétique de libération des principes actifs appliqués sur les muqueuses et pour la réparation osseuse.
L'encapsulation avec de la carboxyméthylcellulose sodique réticulée peut affecter la protection et l'administration des médicaments.
Son utilisation comme agent cytoprotecteur a également été rapportée.
La carboxyméthylcellulose sodique réticulée est également utilisée dans les cosmétiques, les produits de toilette, les prothèses chirurgicales, les produits d'incontinence, les produits d'hygiène personnelle et les produits alimentaires.
Synthèse
La carboxyméthylcellulose sodique réticulée se forme lorsque la cellulose réagit avec l'acide monochloroacétique ou son sel de sodium en milieu alcalin, en présence d'un solvant organique, de groupes hydroxyles substitués par des groupes carboxyméthyle sodique en C2, C3 et C6 du glucose, cette substitution étant légèrement prédominante en position C2.
Le processus de fabrication de la carboxyméthylcellulose sodique réticulée comprend généralement deux étapes : l'alcalinisation et l'éthérification.
Étape 1 : Alcalinisation
Disperser la pâte de cellulose brute dans une solution alcaline (généralement de l’hydroxyde de sodium, 5 à 50 %) pour obtenir de la cellulose alcaline.
Cellule-OH+NaOH → Cellule·O-Na+ +H₂O
Étape 2 : Éthérification
Étherification de la cellulose alcaline avec du monochloroacétate de sodium (jusqu’à 30 %) en milieu alcool-eau.
Le mélange de cellulose alcaline et de réactif est chauffé (50 à 75 °C) et agité pendant le processus.
ClCH₂COOH+NaOH →ClCH₂COONa+H₂O
Cule·O-Na+ +ClCH₂COO- → Cellule-OCH₂COO-Na
Le DS de la CMC sodique peut être contrôlé par les conditions de réaction et l’utilisation de solvants organiques (tels que l’isopropanol).
Méthodes de production
La cellulose alcaline est préparée par trempage de cellulose issue de pâte de bois ou de fibres de coton dans une solution d'hydroxyde de sodium.
La cellulose alcaline est ensuite mise à réagir avec du monochloroacétate de sodium pour produire de la carboxyméthylcellulose sodique.
Le chlorure de sodium et le glycolate de sodium sont des sous-produits de cette éthérification.
Préparation
La carboxyméthylcellulose sodique réticulée est synthétisée par réaction alcaline catalysée de la cellulose avec l'acide chloroacétique.
Les groupes carboxyles polaires (acide organique) rendent la cellulose soluble et chimiquement réactive.
Les tissus en cellulose, par exemple le coton ou la viscose (rayonne), peuvent également être transformés en CMC.
Après la réaction initiale, le mélange obtenu produit environ 60 % de carboxyméthylcellulose sodique réticulée et 40 % de sels (chlorure de sodium et glycolate de sodium).
Ce produit, appelé CMC technique, est utilisé dans les détergents, où la carboxyméthylcellulose sodique réticulée sert d'agent épaississant.
Un procédé de purification supplémentaire permet d'éliminer les sels et de produire de la carboxyméthylcellulose sodique réticulée pure, utilisée dans les applications alimentaires et pharmaceutiques.
Une qualité intermédiaire « semi-purifiée » est également produite, généralement utilisée dans les applications papier, comme la restauration de documents d'archives.
