Procédé de production et domaine d'application de la carboxyméthylcellulose sodique (CMC)

La carboxyméthylcellulose sodique (CMC) est un éther de cellulose anionique, à chaîne linéaire et soluble dans l'eau, dérivé de la cellulose naturelle et de l'acide chloroacétique par modification chimique. Sa solution aqueuse possède des propriétés épaississantes, filmogènes, liantes, hydrophiles, protectrices des colloïdes, émulsifiantes et suspensivores. Elle peut être utilisée comme floculant, agent chélateur, émulsifiant, épaississant, agent de rétention d'eau, agent d'encollage, matériau filmogène, etc., et trouve de nombreuses applications dans l'agroalimentaire, la pharmacie, l'électronique, la chimie, le cuir, les plastiques, l'imprimerie, la céramique, les produits chimiques ménagers et d'autres secteurs.

La carboxyméthylcellulose sodique se présente généralement sous forme de poudre, parfois granuleuse ou fibreuse, de couleur blanche ou jaune clair, sans odeur particulière. C'est une substance chimique macromoléculaire, dotée d'une forte mouillabilité et soluble dans l'eau, où elle forme une solution visqueuse et très transparente. Insoluble dans la plupart des solvants organiques, tels que l'éthanol, l'éther, le chloroforme et le benzène, elle est cependant soluble dans l'eau. Sa dissolution directe est relativement lente, mais sa solubilité reste très élevée, et la solution aqueuse présente une certaine viscosité. À l'état solide, sa stabilité est bonne dans l'environnement grâce à sa capacité d'absorption d'eau et d'humidité. En milieu sec, elle peut être conservée longtemps.

① Processus de production

1. Méthode du milieu aqueux

Le procédé eau-charbon est un procédé de production relativement ancien dans la préparation industrielle de la carboxyméthylcellulose sodique. Dans ce procédé, la cellulose alcaline et un agent d'éthérification réagissent dans une solution aqueuse contenant des ions oxyde d'oxygène libres, l'eau servant de milieu réactionnel, sans solvants organiques.

2. Méthode au solvant

La méthode par solvant est une méthode utilisant un solvant organique. Il s'agit d'un procédé de production dérivé de la méthode en milieu aqueux, où l'eau est remplacée par un solvant organique comme milieu réactionnel. Ce procédé consiste en l'alcalinisation et l'éthérification de la cellulose alcaline et de l'acide monochloroacétique dans un solvant organique. Selon la quantité de solvant, on distingue la méthode par malaxage et la méthode par suspension. La quantité de solvant organique utilisée dans la méthode par malaxage est bien supérieure à celle utilisée dans la méthode par malaxage, et elle est proportionnelle à la masse volumique de la cellulose. Dans la méthode par suspension, la quantité de solvant organique utilisée est proportionnelle à la masse volumique de la cellulose. Lors de la préparation de la carboxyméthylcellulose sodique par la méthode par suspension, le solide réactionnel se trouve à l'état de boue ou de suspension dans le système ; c'est pourquoi cette méthode est également appelée méthode par suspension.

3. Méthode de la suspension

La méthode de suspension est la technologie la plus récente pour la production de carboxyméthylcellulose sodique. Elle permet d'obtenir une carboxyméthylcellulose sodique de haute pureté, présentant un degré de substitution élevé et uniforme. Le procédé de production se déroule comme suit : la pâte de coton broyée en poudre est acheminée vers une machine d'alcalinisation verticale équipée d'alcool isopropylique. Une solution d'hydroxyde de sodium est ajoutée sous agitation à une température d'environ 20 °C. Après alcalinisation, le matériau est pompé vers une machine d'éthérification verticale. Une solution d'acide chloroacétique dans l'alcool isopropylique est ajoutée et l'éthérification est réalisée à une température d'environ 65 °C. En fonction de l'utilisation spécifique du produit et des exigences de qualité, la concentration et la durée d'alcalinisation, ainsi que la quantité et la durée d'éthérification, peuvent être ajustées.

② Champ d'application

1. La CMC est non seulement un bon stabilisateur émulsifiant 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 sa durée de conservation.

2. Dans le détergent, la CMC peut être utilisée comme agent anti-salissure et de redéposition, notamment pour l'effet anti-salissure et de redéposition sur les tissus en fibres synthétiques hydrophobes, nettement supérieur à celui de la fibre carboxyméthylée.

3. Dans le forage pétrolier, il peut être utilisé pour protéger les puits de pétrole comme stabilisateur de boue, agent de rétention d'eau, la quantité par puits de pétrole est de 2 à 3 tonnes pour les puits peu profonds et de 5 à 6 tonnes pour les puits profonds.

4. Utilisé dans l'industrie textile comme agent d'encollage, épaississant pour les pâtes d'impression et de teinture, apprêt pour l'impression textile et rigidifiant.

5. Utilisé comme agent anti-séchage, émulsifiant, dispersant, agent de nivellement, adhésif, il permet de répartir uniformément la partie solide de la peinture dans le solvant, de sorte que la peinture ne se stratifie pas pendant longtemps, mais il est également utilisé dans le mastic.

6. En tant que floculant pour l'élimination des ions calcium, il est plus efficace que le gluconate de sodium, en tant qu'échangeur de cations, avec une capacité d'échange allant jusqu'à 1,6 ml/g.

7. Dans l'industrie du papier, utilisé comme agent d'encollage du papier, il peut améliorer considérablement la résistance à sec et la résistance à l'humidité du papier ainsi que sa résistance à l'huile, son absorption d'encre et sa résistance à l'eau.

8. En tant qu'hydrolat dans les cosmétiques, utilisé comme agent épaississant dans le dentifrice, son dosage est d'environ 5 %.

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