كربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم (CMC)CMC هو مشتق كربوكسي ميثيل من السليلوز، يُعرف أيضًا باسم صمغ السليلوز، وهو أهم أنواع صمغ السليلوز الأيوني. عادةً ما يكون CMC مركبًا بوليمريًا أنيونيًا يُنتج عن تفاعل السليلوز الطبيعي مع قلوي كاوي وحمض أحادي كلورو أسيتيك. يتراوح الوزن الجزيئي للمركب بين عشرات الملايين وعدة ملايين.
【الخصائص】مسحوق أبيض، عديم الرائحة، قابل للذوبان في الماء لتشكيل محلول عالي اللزوجة، غير قابل للذوبان في الإيثانول والمذيبات الأخرى.
【التطبيق】له وظائف التعليق والاستحلاب، والتماسك الجيد ومقاومة الملح، ويُعرف باسم "غلوتامات أحادية الصوديوم الصناعية"، والذي يستخدم على نطاق واسع.
إعداد CMC
وفقًا لاختلاف أوساط الأثيرة، يُمكن تقسيم الإنتاج الصناعي لـ CMC إلى فئتين: طريقة قائمة على الماء وطريقة قائمة على المذيب. تُسمى طريقة استخدام الماء كوسيط تفاعل بالطريقة المائية، وتُستخدم لإنتاج أوساط قلوية وCMC منخفض الجودة؛ وتُسمى طريقة استخدام مذيب عضوي كوسيط تفاعل بالطريقة المذيبة، وهي مناسبة لإنتاج CMC متوسط وعالي الجودة. يُجرى كلا التفاعلين في عجانة، وهي جزء من عملية العجن، وتُعتبر الطريقة الرئيسية لإنتاج CMC حاليًا.
1
الطريقة المعتمدة على الماء
طريقة المعالجة المائية هي عملية إنتاج صناعي سابقة، تعتمد على تفاعل السليلوز القلوي مع عامل إيثر في حالة قلوي حر وماء. خلال عمليتي القلوية والأثر، لا يوجد وسط عضوي في النظام. متطلبات معدات طريقة المعالجة المائية بسيطة نسبيًا، مع استثمار أقل وتكلفة منخفضة. عيبها هو نقص كمية كبيرة من الوسط السائل، والحرارة الناتجة عن التفاعل ترفع درجة الحرارة، مما يُسرّع من سرعة التفاعلات الجانبية، مما يؤدي إلى انخفاض كفاءة الأثر وانخفاض جودة المنتج. تُستخدم هذه الطريقة لتحضير منتجات CMC متوسطة ومنخفضة الجودة، مثل المنظفات، وعوامل تحديد حجم المنسوجات، وغيرها.
2
طريقة المذيب
تُعرف طريقة المذيب أيضًا باسم طريقة المذيب العضوي. ميزتها الرئيسية هي أن تفاعلات القلوية والأثيرة تُجرى باستخدام المذيب العضوي كوسط تفاعل (مخفف). وتُقسم هذه الطريقة، وفقًا لكمية مخفف التفاعل، إلى طريقة العجن وطريقة الملاط. تُشبه طريقة المذيب عملية التفاعل في الطريقة القائمة على الماء، وتتكون أيضًا من مرحلتين من القلوية والأثيرة، لكن وسط التفاعل في هاتين المرحلتين يختلف. تُلغي طريقة المذيب العمليات المتأصلة في الطريقة القائمة على الماء، مثل النقع والعصر والسحق والتعتيق، وغيرها، وتتم جميع عمليات القلوية والأثيرة في عجانة. من عيوبها ضعف التحكم في درجة الحرارة، ومساحة التخزين، والتكلفة المرتفعة. وبالطبع، لإنتاج تصميمات مختلفة للمعدات، من الضروري التحكم الدقيق في درجة حرارة النظام، ووقت التغذية، وغيرها، لضمان جودة وأداء ممتازين. ويظهر مخطط سير العملية في الشكل 2.
3
حالة تحضير الصوديومكاربوكسي ميثيل السليلوزمن المنتجات الثانوية الزراعية
تتميز النواتج الثانوية للمحاصيل بتنوعها وسهولة توفرها، ويمكن استخدامها على نطاق واسع كمواد خام لتحضير CMC. حاليًا، تتكون المواد الخام لإنتاج CMC بشكل رئيسي من السليلوز المكرر، بما في ذلك ألياف القطن، وألياف الكسافا، وألياف القش، وألياف الخيزران، وألياف قش القمح، وغيرها. ومع ذلك، مع الترويج المستمر لتطبيقات CMC في جميع مناحي الحياة، وفي ظل موارد معالجة المواد الخام المتاحة، سيصبح استخدام مصادر أرخص وأوسع نطاقًا للمواد الخام لتحضير CMC محط تركيز لا شك فيه.
التوقعات
يمكن استخدام كربوكسي ميثيل سليلوز الصوديوم كمستحلب، ومُخَلِّب، ومُكثِّف، وعامل مُخلِّب، وعامل احتباس للماء، ومادة لاصقة، وعامل تحجيم، ومادة لتشكيل الأغشية، وغيرها. ويُستخدم على نطاق واسع في الإلكترونيات، والجلود، والبلاستيك، والطباعة، والسيراميك، والصناعات الكيميائية اليومية، وغيرها. وبفضل أدائه الممتاز ونطاق استخداماته الواسع، لا يزال قيد التطوير المستمر في مجالات تطبيقية جديدة. وفي الوقت الحاضر، ومع الانتشار الواسع لمفهوم الإنتاج الكيميائي الأخضر، تُجرى أبحاث أجنبية حول...سي إم سيتركز تكنولوجيا التحضير على البحث عن مواد خام بيولوجية رخيصة وسهلة الحصول، بالإضافة إلى طرق جديدة لتنقية CMC. وبصفتنا دولة ذات موارد زراعية ضخمة، فإن بلدي يتقدم في مجال تعديل السليلوز. من الناحية التكنولوجية، يتمتع بمزايا المواد الخام، إلا أنه يواجه أيضًا مشاكل مثل عدم اتساق عملية التحضير الناتجة عن تنوع مصادر ألياف السليلوز الحيوية والاختلافات الكبيرة في المكونات. لا تزال هناك أوجه قصور في كفاءة استخدام مواد الكتلة الحيوية، لذا يلزم إجراء المزيد من البحوث المكثفة لتحقيق المزيد من الإنجازات في هذه المجالات.
وقت النشر: ٢٥ أبريل ٢٠٢٤