CARBOXYMÉTHYLCELLULOSE DE SODIUM

La carboxyméthylcellulose sodique (CMC sodique, souvent abrégée en CMC) est un dérivé de cellulose anionique et hydrosoluble, obtenu par éthérification de la cellulose avec de l'acide monochloroacétique (ou ses sels). La CMC est un hydrocolloïde polyvalent utilisé dans le monde entier comme épaississant, stabilisant, liant, agent filmogène et modificateur de rhéologie dans les secteurs de l'agroalimentaire, de la pharmacie, des cosmétiques, du papier, du textile, des détergents, de la construction et dans des applications de haute technologie émergentes.
Également connu sous le nom de : carboxyméthylcellulose sodique, CMC-Na, CMC sodique, gomme de cellulose.
Numéro CAS principal : 9004-32-4.
Structure chimique et chimie de base
La CMC est produite en introduisant des substituants carboxyméthyle (–CH2–COO–) sur les groupes hydroxyle du squelette de la cellulose (unités D-glucopyranose liées β-1,4).
La substitution conduit à la forme sel de sodium (–CH2–COO⁻ Na⁺) lorsqu'elle est préparée en milieu alcalin avec du monochloroacétate de sodium ou des sels de monochloroacétate. Paramètres structuraux clés :
 
Degré de substitution (DS) : nombre moyen de substituants par unité d'anhydroglucose (AGU) ; DS maximal théorique = 3,0.
Le DS commercial pratique pour la CMC soluble se situe généralement entre 0,6 et 1,2 (couramment entre 0,6 et 0,95 pour de nombreuses qualités alimentaires/pharmaceutiques).
Le DS affecte fortement la solubilité, la densité de charge et la liaison à l'eau.
 
Poids moléculaire / degré de polymérisation (DP) : la CMC est un matériau polymère ; le Mw commercial s'étend d'environ 20 000 à plusieurs millions de Da — pratiquement caractérisé par la viscosité intrinsèque ou la viscosité de la solution plutôt que par un seul Mw.
Les grades de viscosité (faible, moyenne, élevée) sont couramment utilisés pour spécifier le comportement fonctionnel.
 
Caractère anionique : les groupes carboxylates confèrent une charge anionique, permettant une sensibilité aux électrolytes, une dépendance au pH et des interactions avec des polymères cationiques ou des cations multivalents.
 
Fabrication (voies de production industrielle)
La production industrielle typique se déroule en deux étapes principales :
Alcalinisation (activation) — la cellulose (pâte de bois, linters de coton ou autre matière première cellulosique) est mise en suspension dans un alcali (hydroxyde de sodium).
L'alcali fait gonfler les fibres et crée des sites alcoxydes réactifs (–O⁻ Na⁺) sur la cellulose.
 
Éthérification — la cellulose activée par un alcali réagit avec l'acide monochloroacétique (MCA) ou le monochloroacétate de sodium (SMCA) pour introduire des groupes carboxyméthyle.
Les conditions de réaction (température, rapport MCA/NaOH, solvant/milieu, temps) déterminent le DS et les réactions secondaires (par exemple, la formation de glycolate).
Après la réaction, le produit est neutralisé, lavé (pour éliminer les sels et les réactifs résiduels), séché et broyé en poudre.
Le contrôle de la taille des particules et de la teneur en sel résiduel est important pour la définition de la qualité (industrielle ou alimentaire).
 
Variantes de processus et paramètres critiques :
Choix de la matière première cellulosique : la pureté et le degré de polymérisation influent sur les propriétés finales et le rendement de la CMC.
Concentration alcaline et stœchiométrie de la réaction : des rapports NaOH/MCA plus élevés augmentent le DS mais peuvent accroître la dégradation.
Systèmes de solvants : le procédé typique utilise des milieux aqueux ; certains procédés incluent de l’isopropanol ou de l’éthanol pour un meilleur contrôle du gonflement et de la substitution.
Lavage et dessalage : l’élimination du chlorure de sodium (formé comme sous-produit) et des réactifs n’ayant pas réagi est essentielle pour les qualités alimentaires et pharmaceutiques.
 
propriétés physico-chimiques
Solubilité et comportement en solution
Le sodium CMC est soluble dans l'eau si le DS est supérieur à un seuil (généralement > 0,6).
La solubilité augmente avec le DS et diminue avec l'augmentation du degré de cristallinité ou de la lignine résiduelle.
Les solutions sont généralement des solutions colloïdales transparentes à légèrement opalescentes en fonction de la masse moléculaire et de l'historique de dispersion des particules.
 
Viscosité et rhéologie
La viscosité des solutions de CMC est une propriété fonctionnelle primordiale.
Cela dépend de la concentration, de la viscosité intrinsèque (Mw), du degré de substitution (DS), de la température, de la force ionique et du cisaillement.
Les solutions de CMC présentent généralement un comportement pseudoplastique (fluidifiant par cisaillement) et peuvent produire de larges gammes de viscosités à de faibles concentrations (par exemple, 0,5 à 2 % p/p).
La viscosité est la spécification de qualité la plus courante (par exemple, 400 cP, 1000 cP mesurés à une concentration et une température spécifiées).
 
Degré de substitution (DS)
Le DS contrôle la densité de charge, la solubilité et les interactions.
La plage commerciale typique de DS est d'environ 0,6 à 0,95. Le DS influence également la tolérance au sel : un DS plus élevé améliore la solubilité et la tolérance au sel/alcool.
 
stabilité thermique
 
La CMC est un dérivé polysaccharidique dont la décomposition thermique commence généralement au-dessus de 200–250 °C.
Les propriétés physiques telles que la viscosité sont affectées par la température et le pH, mais la CMC est stable aux températures de traitement typiques utilisées dans l'alimentation et les cosmétiques.
Le comportement de dégradation thermique est caractérisé par TGA/DTG.
 
Interaction avec les sels et le pH
La CMC est sensible aux cations multivalents (par exemple, Ca²⁺, Al³⁺) qui peuvent réduire la viscosité par blindage de charge ou par réticulation (parfois utilisée intentionnellement pour gélifier).
Une force ionique élevée diminue la répulsion électrostatique, réduisant ainsi la viscosité.
Le pH affecte le degré d'ionisation (les groupes carboxy restent majoritairement ionisés dans les plages de pH neutres), mais dans des conditions fortement acides, une certaine protonation peut se produire, modifiant la solubilité et la viscosité.
 
Caractérisation analytique et indicateurs de qualité
Les tests analytiques essentiels pour la CMC comprennent :
Viscosité/viscosité intrinsèque (méthodes Brookfield ou capillaire ; concentration, température et broche spécifiées).
Degré de substitution (DS) — méthodes titrimétriques ou spectroscopiques (titrage en retour, RMN ^1H, corrélation FTIR).
Distribution du poids moléculaire — viscosimétrie ou GPC (si soluble dans le solvant choisi).
Teneur en humidité — Séchage Karl Fischer ou au four (affecte la fluidité et le dosage).
Teneur en sel résiduel (NaCl) et en cendres — importante pour les qualités alimentaires/pharmaceutiques.
pH d'une solution à 1 % — indicateur de contrôle qualité.
Limites microbiologiques — pour les qualités alimentaires et pharmaceutiques.
Métaux lourds et analyse élémentaire — conformément aux spécifications réglementaires pour les applications sensibles.
 
Qualités et spécifications
Les qualités commerciales sont classées selon :
Degré de viscosité : faible, moyen, élevé (spécifié en fonction de la viscosité dans des conditions définies).
Degré de pureté : industriel, technique, alimentaire (≥99,5 % pour les aliments de haute pureté), pharmaceutique/USP avec des limites microbiennes et d'impuretés plus strictes.
 
Autres formes galéniques : poudre, granulés, microgranules et solutions/boues aqueuses pour utilisation directe.
 
Mécanismes fonctionnels (comment la CMC agit dans les formulations)
Épaississement / contrôle de la viscosité : le volume hydrodynamique des chaînes polymères hydratées augmente la viscosité de la solution ; la fluidification par cisaillement résulte de l'alignement sous l'effet de l'écoulement.
Stabilisation / émulsification : augmente la viscosité de la phase continue, retardant la coalescence des gouttelettes ; assure également une stabilisation stérique/électrostatique en fonction des interactions interfaciales.
Formation de film : lors du séchage, la CMC forme des films cohésifs utilisés dans les revêtements, les liants pour comprimés et les couchages de papier.
Rétention d'eau / gestion de l'humidité : fixe et retient l'eau, utile dans les mortiers de boulangerie, de soins personnels et de construction.
Liant : utilisé comme liant dans les comprimés et les électrodes de batterie (CMC utilisé comme liant pour les suspensions anodiques/cathodiques).

INFORMATIONS DE SÉCURITÉ CONCERNANT LA CARBOXYMÉTHYLCELLULOSE DE SODIUM

 
 
 
 
 
Mesures de premiers secours :
Description des mesures de premiers secours :
Conseils généraux :
Consultez un médecin.
Présentez cette fiche de données de sécurité au médecin traitant.
Éloignez-vous de la zone dangereuse :
 
En cas d'inhalation :
En cas d'inhalation, transporter la personne à l'air frais.
En cas de non-respiration, pratiquer la respiration artificielle.
Consultez un médecin.
En cas de contact avec la peau :
Retirez immédiatement les vêtements et les chaussures contaminés.
Lavez-vous les mains avec du savon et beaucoup d'eau.
Consultez un médecin.
 
En cas de contact visuel :
Rincez abondamment à l'eau pendant au moins 15 minutes et consultez un médecin.
Continuez à rincer les yeux pendant le transport à l'hôpital.
 
En cas d'ingestion :
NE PAS provoquer de vomissements.
Ne jamais rien administrer par voie orale à une personne inconsciente.
Rincez-vous la bouche à l'eau.
Consultez un médecin.
 
Mesures de lutte contre l'incendie :
Moyens d'extinction :
Moyens d'extinction appropriés :
Utilisez un jet d'eau, une mousse résistante à l'alcool, une poudre chimique sèche ou du dioxyde de carbone.
Risques particuliers liés à la substance ou au mélange
Oxydes de carbone, oxydes d'azote (NOx), chlorure d'hydrogène gazeux
 
Conseils aux pompiers :
Portez un appareil respiratoire autonome pour la lutte contre les incendies si nécessaire.
Mesures en cas de rejet accidentel :
Précautions individuelles, équipement de protection et procédures d'urgence
Utilisez un équipement de protection individuelle.
 
Évitez de respirer les vapeurs, les brouillards ou les gaz.
Évacuez le personnel vers des zones sûres.
 
Précautions environnementales :
Empêcher toute fuite ou déversement supplémentaire si cela peut être fait sans danger.
Ne laissez pas le produit pénétrer dans les canalisations.
Tout rejet dans l'environnement doit être évité.
 
Méthodes et matériaux de confinement et de nettoyage :
Absorber avec un matériau absorbant inerte et éliminer comme déchet dangereux.
Conserver dans des récipients appropriés et fermés en vue de leur élimination.
 
Manutention et stockage :
Précautions à prendre pour une manipulation sans danger :
Évitez d'inhaler les vapeurs ou les brouillards.
 
Conditions de stockage sûr, y compris les éventuelles incompatibilités :
Conserver le récipient bien fermé dans un endroit sec et bien aéré.
Les récipients ouverts doivent être soigneusement refermés et maintenus en position verticale pour éviter les fuites.
Classe de stockage (TRGS 510) : 8A : matières dangereuses combustibles et corrosives
 
Contrôle de l’exposition/protection individuelle :
Paramètres de contrôle :
Composants avec paramètres de contrôle du lieu de travail
Ne contient aucune substance soumise à des valeurs limites d'exposition professionnelle.
Contrôles d'exposition :
Contrôles techniques appropriés :
Manipuler conformément aux bonnes pratiques d'hygiène et de sécurité industrielles.
Lavez-vous les mains avant les pauses et à la fin de la journée de travail.
 
Équipement de protection individuelle :
Protection des yeux/du visage :
Lunettes de sécurité bien ajustées.
Écran facial (8 pouces minimum).
Utilisez un équipement de protection oculaire testé et approuvé selon les normes gouvernementales appropriées telles que NIOSH (États-Unis) ou EN 166 (UE).
 
Protection de la peau :
Manipuler avec des gants.
Les gants doivent être inspectés avant utilisation.
Utilisez des gants appropriés
technique de retrait (sans toucher la surface extérieure du gant) pour éviter tout contact de la peau avec ce produit.
Éliminer les gants contaminés après usage conformément aux lois applicables et aux bonnes pratiques de laboratoire.
Lavez-vous et séchez-vous les mains.
 
Contact complet :
Matière : caoutchouc nitrile
Épaisseur minimale de la couche : 0,11 mm
Temps de percée : 480 min
Matériau testé : Dermatril (KCL 740 / Aldrich Z677272, Taille M)
contact avec les éclaboussures
Matière : caoutchouc nitrile
Épaisseur minimale de la couche : 0,11 mm
Temps de percée : 480 min
Matériau testé : Dermatril (KCL 740 / Aldrich Z677272, Taille M)
Cela ne doit pas être interprété comme une approbation pour un scénario d'utilisation spécifique.
 
Protection corporelle :
Combinaison complète de protection contre les produits chimiques. Le type d'équipement de protection doit être choisi en fonction de la concentration et de la quantité de substance dangereuse présente sur le lieu de travail.
Protection respiratoire :
Lorsque l'évaluation des risques montre que les respirateurs purificateurs d'air sont appropriés, utilisez un respirateur à masque complet avec une combinaison polyvalente (États-Unis) ou des cartouches de respirateur de type ABEK (EN 14387) en complément des contrôles techniques.
 
Si le respirateur est le seul moyen de protection, utilisez un respirateur à adduction d'air à masque complet.
Utilisez des respirateurs et des composants testés et approuvés selon les normes gouvernementales appropriées telles que NIOSH (États-Unis) ou CEN (UE).
Contrôle de l'exposition environnementale
Empêcher toute fuite ou déversement supplémentaire si cela peut être fait sans danger.
Ne laissez pas le produit pénétrer dans les canalisations.
Tout rejet dans l'environnement doit être évité.
 
Stabilité et réactivité :
Stabilité chimique :
Stable dans les conditions de stockage recommandées.
Matériaux incompatibles :
Agents oxydants puissants :
Produits de décomposition dangereux :
Produits de décomposition dangereux formés en cas d'incendie.
Oxydes de carbone, oxydes d'azote (NOx), chlorure d'hydrogène gazeux.
 
Considérations relatives à l'élimination :
Méthodes de traitement des déchets :
Produit:
Confiez les surplus et les solutions non recyclables à une entreprise d'élimination agréée.
Contactez un service agréé de gestion des déchets pour vous débarrasser de ce matériau.
Emballages contaminés :
Jeter comme un produit non utilisé