كيف يتم تحضير كربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم؟

باستخدام السليلوز كمادة خام،سي إم سي-صوديومتم تحضيره بطريقة من خطوتين. الأولى هي عملية قلوية السليلوز. يتفاعل السليلوز مع هيدروكسيد الصوديوم لإنتاج السليلوز القلوي، ثم يتفاعل السليلوز القلوي مع حمض الكلورواسيتيك لإنتاج كربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم (CMC-Na)، وهي عملية تسمى الأثيرية.

يجب أن يكون نظام التفاعل قلويًا. تنتمي هذه العملية إلى طريقة ويليامسون لتخليق الإيثر. آلية التفاعل هي الاستبدال النيوكليوفيلي. نظرًا لأن نظام التفاعل قلوي، فإنه يترافق مع بعض التفاعلات الجانبية في وجود الماء، مثل جليكولات الصوديوم وحمض الجليكوليك وغيرها من النواتج الثانوية. بسبب وجود التفاعلات الجانبية، سيزداد استهلاك القلوي وعامل الإيثر، مما يقلل من كفاءة الإيثر. في الوقت نفسه، يمكن أن تتولد شوائب ملحية أخرى مثل جليكولات الصوديوم وحمض الجليكوليك في التفاعلات الجانبية، مما يؤدي إلى انخفاض نقاء المنتج وأدائه. من أجل كبح التفاعلات الجانبية، من الضروري ليس فقط استخدام القلوي بشكل معقول، ولكن أيضًا التحكم في كمية نظام الماء وتركيز القلوي وطريقة التحريك من أجل تحقيق قلوية كافية. في الوقت نفسه، يجب مراعاة متطلبات المنتج من حيث اللزوجة ودرجة الاستبدال، كما يجب مراعاة سرعة التحريك ودرجة الحرارة بشكل شامل. التحكم وعوامل أخرى، تزيد من معدل الأثيرية، وتمنع حدوث التفاعلات الجانبية.

بحسب وسائط التفاعل المختلفة، يمكن تقسيم الإنتاج الصناعي لمركب كربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم (CMC-Na) إلى فئتين: طريقة الماء وطريقة المذيبات. تُعرف الطريقة التي تستخدم الماء كوسيط للتفاعل بطريقة الماء، وتُستخدم لإنتاج مركب CMC-Na منخفض الجودة في وسط قلوي. أما الطريقة التي تستخدم المذيبات العضوية كوسيط للتفاعل فتُعرف بطريقة المذيبات، وهي مناسبة لإنتاج مركب CMC-Na متوسط ​​وعالي الجودة. يُجرى كلا التفاعلين في جهاز العجن، وهو جزء من عملية العجن، ويُعد حاليًا الطريقة الرئيسية لإنتاج مركب CMC-Na.

طريقة استخدام الماء كوسيلة:

تُعدّ طريقة الوسط المائي إحدى عمليات الإنتاج الصناعي القديمة، وتعتمد على تفاعل السليلوز القلوي مع عامل الأثير في وجود القلوي والماء فقط. خلال عمليتي القلوية والأثير، لا يوجد وسط عضوي في النظام. تتميز هذه الطريقة ببساطتها النسبية من حيث المعدات، وانخفاض تكلفة الاستثمار. أما عيوبها فتتمثل في الحاجة إلى كمية كبيرة من الوسط السائل، وارتفاع درجة الحرارة الناتجة عن التفاعل، مما يُسرّع التفاعلات الجانبية، ويؤدي إلى انخفاض كفاءة الأثير، وتدني جودة المنتج. تُستخدم هذه الطريقة لتحضير منتجات كربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم (CMC-Na) متوسطة ومنخفضة الجودة، مثل المنظفات ومواد تحجيم المنسوجات وغيرها.

طريقة المذيب:

تُعرف طريقة المذيب أيضًا بطريقة المذيب العضوي، وتتميز بإجراء تفاعلات القلوية والإيثيرية باستخدام مذيب عضوي كوسيط تفاعل (مخفف). وتنقسم هذه الطريقة، بحسب كمية المخفف المستخدم، إلى طريقتين: العجن والتشكيل. تتشابه طريقة المذيب مع طريقة الماء في عملية التفاعل، وتتكون من مرحلتين: القلوية والإيثيرية، إلا أن وسط التفاعل في هاتين المرحلتين مختلف. توفر طريقة المذيب عمليات نقع القلويات، والضغط، والسحق، والتعتيق، وغيرها من العمليات التي تتطلبها طريقة الماء، حيث تتم جميع عمليات القلوية والإيثيرية داخل العجانة. أما عيوبها فتتمثل في صعوبة التحكم بدرجة الحرارة، وارتفاع متطلبات المساحة والتكلفة. وبالطبع، يتطلب إنتاج منتجات ذات تصميمات معدات مختلفة تحكمًا دقيقًا في درجة حرارة النظام، ووقت التغذية، وغيرها، لضمان الحصول على منتجات ذات جودة وأداء ممتازين.