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L'hydroxypropylméthylcellulose est l'éther de propylène glycol de la méthylcellulose. Les groupes hydroxypropyle et méthyle se lient à un cycle de glucose anhydre par une liaison éther.
L'hydroxypropylméthylcellulose se présente sous forme de poudre ou de particules de cellulose blanches ou blanc pâle.
Ses caractéristiques de solubilité dans l'eau froide et d'insolubilité dans l'eau chaude sont similaires à celles de la méthylcellulose.
CAS : 9004-65-3
Formule massique : C3H7O*
Masse molaire : 59,08708
EINECS : 618-389-6
Synonymes :
HPMCD ; Hydroxyméthylpropylcellulose ; isoptoalcaline ; isoptoplaine ; isoptotears ; méthocèle, f, k ; Hydroxypropylméthylcellulose (HPMC) ; Hydroxypropylméthylcellulose HPMC E15Lv
Sa solubilité dans les solvants organiques est supérieure à sa solubilité dans l’eau. Elle est soluble dans le méthanol anhydre et l’éthanol, ainsi que dans les hydrocarbures chlorés et les cétones présents dans les solvants organiques.
Soluble dans l’eau, sa solution aqueuse présente une activité de surface. Après séchage, un film se forme, et les cycles de chauffage et de refroidissement entraînent une conversion réversible de l’état sol à l’état gel.
Elle peut être utilisée seule dans les boissons froides ou en association avec d’autres émulsifiants et stabilisants. Pour les boissons froides, la quantité maximale est de 1 %.
L'hydroxypropylméthylcellulose (HPMC), mélangée à d'autres composés hydrosolubles de haut poids moléculaire, devient transparente et sa viscosité augmente.
La température de gélification des produits de faible viscosité est supérieure à celle des produits de haute viscosité. Une solution d'HPMC est stable à température ambiante.
Ces dernières années, l'HPMC a été largement utilisée dans les industries pétrochimique, papetière, du cuir, de l'impression et de la teinture textile, pharmaceutique, alimentaire, cosmétique et autres, comme agent dispersant, épaississant, adhésif, excipient, agent de capsule, agent de revêtement oléofuge et agent d'emballage, etc.
L'hypromellose (DCI), abréviation d'hydroxypropylméthylcellulose (HPMC), est un polymère semi-synthétique, inerte et viscoélastique utilisé dans les collyres, ainsi que comme excipient et agent de libération contrôlée dans les médicaments oraux. On la retrouve dans de nombreux produits commerciaux. L'hypromellose, utilisée comme additif alimentaire, est un émulsifiant, un épaississant et un agent de suspension, et constitue une alternative à la gélatine animale.
Le code Codex Alimentarius (numéro E) de l'hydroxypropylméthylcellulose est E464.
L'hydroxypropylméthylcellulose est un éther de propylène glycol de méthylcellulose dans lequel des groupes hydroxypropyle et méthyle sont liés au cycle glucose anhydre de la cellulose par des liaisons éther.
L'hydroxypropylméthylcellulose est synthétisée à partir de méthylcellulose par l'action d'une base et d'oxyde de propylène.
Le produit obtenu est un dérivé éthéré de cellulose hydrosoluble contenant des groupes méthoxy et hydroxypropyle.
Le degré de substitution est de 1,08 à 1,83, les groupes hydroxypropyle étant minoritaires.
Poudre ou granulés fibreux blancs à blanc cassé.
Solide dans l'eau et certains solvants organiques. Insoluble dans l'éthanol, la solution aqueuse présente une activité de surface, forme un film mince après séchage et subit une transition réversible de l'état de sol à l'état de gel par chauffage et refroidissement.
L'hydroxypropylméthylcellulose est un polymère hydrosoluble dérivé de la cellulose.
Il est généralement utilisé comme épaississant, liant, agent filmogène et agent de rétention d'eau.
Il agit également comme agent de suspension, tensioactif, lubrifiant, colloïde protecteur et émulsifiant.
De plus, les solutions de ces polymères gélifient thermiquement.
Ces polymères sont préparés par réaction de fibres de cellulose de bois ou de coton avec de l'oxyde de propylène et du chlorure de méthyle en présence de soude caustique.
L'hydroxypropylméthylcellulose a une teneur en méthoxyle de 28 à 30 % et une teneur en hydroxypropoxyle de 7 à 12 %.
L'hydroxypropylméthylcellulose est un polymère synthétique très répandu dans les cosmétiques et les produits de soins personnels. L'hydroxypropylméthylcellulose est un ingrédient très polyvalent qui sert d'épaississant, d'émulsifiant et de stabilisant dans les formulations.
L'hydroxypropylméthylcellulose contribue à améliorer la texture et la fluidité des lotions, crèmes et gels.
Elle contrôle également la libération des principes actifs et agit comme agent filmogène, protégeant ainsi la peau des agressions extérieures.
À l'état brut, l'hydroxypropylméthylcellulose se présente sous forme de poudre ou de granulés blancs à blanc cassé, inodores, solubles dans l'eau froide mais insolubles dans les solvants organiques.
Sa formule chimique est C₅₆H₁₀₈O₃₀.
L'hydroxypropylméthylcellulose est un polymère d'éther de cellulose non ionique.
Elle confère aux mélanges des propriétés de rétention d'eau et de cohésion.
Hydroxypropylméthylcellulose - Propriétés chimiques
Point de fusion : 225-230 °C
Densité : 1,39
Température de stockage : température ambiante
Solubilité dans l'eau : 50 mg/mL, solution limpide à très légèrement trouble, légèrement jaune
Aspect : poudre
Couleur : blanche à crème
Odeur : inodore
PH : 5,0-8,0
Origine biologique : végétale
Solubilité dans l'eau : soluble
Merck : 14,4842
Stabilité : stable. Le solide est combustible et incompatible avec les agents oxydants puissants. Fonctions des ingrédients cosmétiques : TENSIOACTIF - NETTOYANT
FILMANT
CONTRÔLEUR DE VISCOSITÉ
LIANT
ANTISTANT
ANTISTATIQUE
STABILISATEUR D'ÉMULSION
Revue des ingrédients cosmétiques (CIR) : Hydroxypropylméthylcellulose (9004-65-3)
InChIKey : PUSNGFYSTWMJSK-GSZQVNRLSA-N
Système d'enregistrement des substances de l'EPA : Hydroxypropylméthylcellulose (9004-65-3)
L'hydroxypropylméthylcellulose est un éther de propylène glycol de méthylcellulose. Les groupes hydroxypropyle et méthyle se lient à un cycle de glucose anhydre par une liaison éther.
L'hydroxypropylméthylcellulose se présente sous forme de poudre ou de particules de cellulose blanches ou blanc pâle.
L'hydroxypropylméthylcellulose se décline en différents types de produits, selon le rapport entre les groupes méthoxy et hydroxypropyle.
L'hydroxypropylméthylcellulose se présente sous forme de poudre ou de particules fibreuses blanches ou grises. L'hydroxypropylméthylcellulose est soluble dans l'eau et certains solvants organiques, mais insoluble dans l'éthanol.
En solution aqueuse, elle présente une activité de surface : après séchage, chauffage et refroidissement, un film se forme, induisant une transformation réversible de l'état sol à l'état gel.
L'hydroxypropylméthylcellulose se présente sous forme de poudre fibreuse ou granuleuse, blanche ou blanc crème, inodore et insipide.
Elle est soluble dans l'eau (10 mg/ml).
Il est cependant crucial de bien disperser les particules d'hydroxypropylméthylcellulose dans l'eau par agitation avant leur dissolution. Dans le cas contraire, elles s'agglomèrent et forment une membrane gélatineuse autour des particules internes, empêchant leur mouillage complet.
Quatre techniques de dispersion sont couramment utilisées pour préparer des solutions d'hydroxypropylméthylcellulose : la dispersion dans l'eau chaude, le mélange à sec, la dispersion dans un milieu non solvant et la dispersion de poudres traitées en surface.
Chimie
L'hydroxypropylméthylcellulose est un solide, se présentant sous forme de poudre légèrement blanc cassé à beige, et peut être granulée.
Dissoute dans l'eau, l'hydroxypropylméthylcellulose forme des colloïdes.
Cet ingrédient non toxique est combustible et peut réagir violemment avec les agents oxydants.
En solution aqueuse, l'hydroxypropylméthylcellulose, comme la méthylcellulose, présente une propriété de gélification thermique.
Autrement dit, lorsque la solution atteint une température critique, elle se solidifie en une masse non fluide mais semi-flexible.
Généralement, cette température critique (de solidification) est inversement proportionnelle à la fois à la concentration de l'hydroxypropylméthylcellulose en solution et à la concentration du groupe méthoxy dans la molécule d'HPMC (qui dépend elle-même du degré de substitution du groupe méthoxy et de la substitution molaire).
En d'autres termes, plus la concentration du groupe méthoxy est élevée, plus la température critique est basse. La rigidité/viscosité de la masse obtenue est directement liée à la concentration du groupe méthoxy (plus la concentration est élevée, plus la masse est visqueuse ou moins flexible).
Utilisations
L'hydroxypropylméthylcellulose (HPMC) est un polymère hydrosoluble dérivé de la cellulose.
Elle est généralement utilisée comme épaississant, liant, filmogène et agent de rétention d'eau.
Elle sert également d'agent de suspension, de tensioactif, de lubrifiant, de colloïde protecteur et d'émulsifiant.
De plus, les solutions de ces polymères gélifient thermiquement.
L'hydroxypropylméthylcellulose possède de nombreuses propriétés remarquables.
Voici quelques exemples d'applications de l'HPMC :
Industrie alimentaire : stabilisant d'émulsions et de mousses, substitut de matières grasses, agent de charge acalorique, liant, etc.
Industrie pharmaceutique : agent dispersant et épaississant, enrobage de comprimés, préparations pharmaceutiques, etc. Industrie cosmétique : shampoings, maquillage pour les yeux, soins de la peau, etc.
L’hydroxypropylméthylcellulose est une gomme obtenue par la réaction de l’oxyde de propylène et du chlorure de méthyle avec la cellulose alcaline.
L'hydroxypropylméthylcellulose gélifie sous l'effet de la chaleur et se liquéfie en refroidissant.
Sa température de gélification se situe entre 60 °C et 90 °C, formant des gels semi-fermes à pâteux.
L'hydroxypropylméthylcellulose est utilisée dans les produits de boulangerie, les sauces, les aliments panés et les mélanges pour vinaigrette afin de contrôler la synérèse, d'améliorer la texture et d'apporter de la viscosité à chaud.
Son dosage varie de 0,05 % à 1,0 %.
L'hydroxypropylméthylcellulose est utilisée comme lubrifiant ophtalmique, émulsifiant et agent épaississant et de suspension.
Elle est largement utilisée comme excipient dans les formulations pharmaceutiques.
L'hydroxypropylméthylcellulose est également utilisée comme additif alimentaire.
Les gouttes oculaires à base d'hydroxypropylméthylcellulose, appelées larmes artificielles, sont utilisées pour soulager la sécheresse et les irritations oculaires. L'hydroxypropylméthylcellulose trouve des applications dans divers domaines alimentaires : émulsifiant, filmogène, colloïde protecteur, stabilisant, agent de suspension ou épaississant.
Elle est également utilisée comme excipient pharmaceutique (agent de suspension, excipient pour comprimés, adoucissant, agent augmentant la viscosité) et comme vecteur hydrophile dans les systèmes d'administration de médicaments.
On la retrouve aussi dans les adhésifs, les émulsions d'asphalte, les mastics, les mortiers à carrelage, les mélanges plastiques, les ciments et les peintures.
L'hypromellose a de nombreuses applications, notamment :
Adhésifs pour carrelage
Enduits ciment
Produits à base de gypse
Produits pharmaceutiques
Peintures et revêtements
Produits alimentaires
Cosmétiques
Détergents et produits de nettoyage
Collyres
Lentilles de contact
Polychlorure de vinyle (PVC)
Utilisation dans les pains complets
Des scientifiques du Service de recherche agricole étudient l'utilisation de l'hydroxypropylméthylcellulose d'origine végétale comme substitut du gluten dans la fabrication de pains à base d'avoine et d'autres céréales. Le gluten, présent dans le blé, le seigle et l'orge, est absent (ou présent seulement à l'état de traces) de l'avoine et des autres céréales.
Comme le gluten, l'hydroxypropylméthylcellulose (HMC) peut emprisonner les bulles d'air formées par la levure dans la pâte à pain, ce qui permet à ce dernier de lever.
Utilisation dans les matériaux de construction
L'HMC est principalement utilisée dans les matériaux de construction tels que les adhésifs pour carrelage et les enduits, où elle sert de modificateur de rhéologie et d'agent de rétention d'eau.
Fonctionnellement, l'HMC est très similaire à l'HEMC (hydroxyéthylméthylcellulose).
Applications ophtalmiques
Les solutions d'HMC ont été brevetées comme substitut semi-synthétique du film lacrymal.
La structure moléculaire de l'HMC repose sur un composé celluloïd de base très soluble dans l'eau.
Après application, les propriétés de solubilité dans l'eau du celluloïd contribueraient à une meilleure acuité visuelle. Appliquée sur la cornée, une solution d'hypromellose gonfle et absorbe l'eau, augmentant ainsi l'épaisseur du film lacrymal.
L'ajout d'hydroxypropylméthylcellulose permet donc une lubrification prolongée de la cornée, ce qui, en théorie, réduit l'irritation oculaire, notamment en climat sec, à domicile ou au travail.
Au niveau moléculaire, ce polymère contient des unités de D-glucose liées par des liaisons bêta, qui restent métaboliquement intactes pendant plusieurs jours, voire plusieurs semaines.
Du point de vue de la fabrication, l'hypromellose étant un substitut végétal de la gélatine, son coût de production est légèrement supérieur en raison des procédés semi-synthétiques utilisés.
Outre sa large disponibilité en pharmacie et en vente libre dans divers produits, la solution d'hypromellose à 2 % est utilisée en chirurgie pour protéger la cornée et lors de chirurgies orbitaires.
Excipient/Ingrédient de compression
Outre son utilisation dans les solutions ophtalmiques, l'hypromellose est employée comme excipient dans les comprimés et gélules oraux. Selon sa qualité, l'hydroxypropylméthylcellulose (HPC) agit comme agent de libération contrôlée, retardant la libération du principe actif dans le tube digestif.
L'HPC est également utilisée comme liant et comme composant des enrobages de comprimés.
Méthodes de production
L'HPC est obtenue par traitement de matières végétales fibreuses avec un alcali, du chlorure de méthyle et de l'oxyde de propylène.
1. La cellulose de coton raffinée est traitée à l'alcali à 35-40 °C pendant une demi-heure, puis pressée et broyée. La cellulose est ensuite vieillie à 35 °C afin d'obtenir le degré de polymérisation moyen souhaité. Les fibres alcalines sont introduites dans le réacteur d'éthérification, puis de l'époxypropane et du chlorure de méthane sont ajoutés. L'éthérification est réalisée à une température de 50 à 80 °C pendant 5 heures, sous une pression maximale d'environ 1,8 MPa.
Les produits de la réaction sont obtenus par post-traitement (acide chlorhydrique et acide oxalique, lavage et séchage).
La consommation de matières premières est la suivante : pâte de coton (1 100 kg/t), chlorure de méthyle et oxyde de propylène (4 300 kg/t), alcali solide (1 200 kg/t), chlorhydrate (30 kg/t) et acide oxalique (50 kg/t).
2 100 kg de linters de coton raffinés sont immergés dans une solution à 45 % à une température de 35 à 40 °C pendant 0,5 à 1 heure, puis retirés de la presse.
Le rapport pression/poids est de 2,7 fois le poids des fibres. Arrêter la pression.
Procéder au broyage.
À 35 °C, laisser vieillir pendant 16 h.
Dans le réacteur, ajouter le méthane chloré et l'oxyde de propylène.
À 80 °C, la pression est de 1,8 MPa et la durée de réaction est de 5 à 8 h. Ajouter ensuite l'acide chlorhydrique et l'acide oxalique à l'eau chaude à 90 °C.
Égoutter par centrifugation, laver jusqu'à neutralité, puis sécher sous un flux d'air chaud à 130 °C jusqu'à ce que l'humidité soit inférieure à 5 % lorsque la teneur en eau est inférieure à 60 %.
Enfin, tamiser le produit fini à travers un tamis de 20 mesh.
3. Préparé à partir de cellulose, de chlorure de méthyle et d'oxyde d'éthylène.
Méthodes de production
Une forme purifiée de cellulose, obtenue à partir de linters de coton ou de pâte de bois, est mise en réaction avec une solution d'hydroxyde de sodium pour produire une cellulose alcaline gonflée, chimiquement plus réactive que la cellulose non traitée.
Cette cellulose alcaline est ensuite traitée avec du chlorométhane et de l'oxyde de propylène pour produire des éthers méthyliques et hydroxypropyliques de cellulose.
Le produit fibreux de la réaction est ensuite purifié et broyé en une poudre ou des granulés fins et uniformes.
L'hydroxypropylméthylcellulose peut ensuite être exposée à du chlorure d'hydrogène anhydre pour induire une dépolymérisation, permettant ainsi d'obtenir des grades à faible viscosité.
