كيفية صنع كربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم (CMC)؟

كربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم (CMC)يُعدّ كربوكسي ميثيل السليلوز (CMC) مشتقًا من السليلوز مُكربوكسي ميثيل، ويُعرف أيضًا باسم صمغ السليلوز، وهو أهم أنواع صمغ السليلوز الأيوني. عادةً ما يكون CMC مركبًا بوليمريًا أنيونيًا يُحضّر بتفاعل السليلوز الطبيعي مع قلوي كاوٍ وحمض أحادي كلورو أسيتيك. ويتراوح وزنه الجزيئي من عشرات الملايين إلى عدة ملايين.

【الخصائص】مسحوق أبيض، عديم الرائحة، قابل للذوبان في الماء لتكوين محلول عالي اللزوجة، غير قابل للذوبان في الإيثانول والمذيبات الأخرى.

【التطبيق】يتمتع بوظائف التعليق والاستحلاب، والتماسك الجيد ومقاومة الملح، ويعرف باسم "غلوتامات أحادي الصوديوم الصناعية"، وهو يستخدم على نطاق واسع.

تحضير CMC

بحسب وسط التفاعل المستخدم، يمكن تقسيم الإنتاج الصناعي لمركب كربوكسي ميثيل السليلوز (CMC) إلى فئتين: طريقة الماء وطريقة المذيبات. تُعرف طريقة الماء كوسيط للتفاعل بالطريقة المائية، وتُستخدم لإنتاج مركب CMC منخفض الجودة في وسط قلوي. أما طريقة المذيبات، فتُستخدم لإنتاج مركب CMC متوسط ​​وعالي الجودة. يُجرى كلا التفاعلين في جهاز العجن، وهي الطريقة الرئيسية لإنتاج مركب CMC حاليًا.

1

طريقة تعتمد على الماء

تُعدّ طريقة المعالجة المائية إحدى عمليات الإنتاج الصناعي القديمة، وتعتمد على تفاعل السليلوز القلوي مع عامل إيثيري في وجود القلوي والماء. خلال عمليتي القلوية والإيثير، لا يوجد وسط عضوي في النظام. تتميز هذه الطريقة بمتطلبات معدات بسيطة نسبيًا، وتكلفة استثمارية منخفضة. أما عيوبها فتتمثل في نقص كمية الوسط السائل، وارتفاع درجة الحرارة الناتجة عن التفاعل، مما يُسرّع التفاعلات الجانبية، ويؤدي إلى انخفاض كفاءة الإيثير وتدني جودة المنتج. تُستخدم هذه الطريقة في تحضير منتجات كربوكسي ميثيل السليلوز متوسطة ومنخفضة الجودة، مثل المنظفات ومواد تحجيم المنسوجات، وغيرها.

2

طريقة المذيب

تُعرف طريقة المذيب أيضًا بطريقة المذيب العضوي. وتتمثل ميزتها الرئيسية في إجراء تفاعلات القلوية والإيثيرية باستخدام مذيب عضوي كوسيط تفاعل (مخفف). وبناءً على كمية المخفف المستخدم، تُقسم هذه الطريقة إلى طريقة العجن وطريقة المعلق. تتشابه طريقة المذيب مع طريقة الماء في عملية التفاعل، حيث تتكون من مرحلتين: القلوية والإيثيرية، إلا أن وسط التفاعل في هاتين المرحلتين مختلف. وتتجنب طريقة المذيب العمليات المصاحبة لطريقة الماء، مثل النقع والعصر والطحن والتعتيق، حيث تُجرى جميع عمليات القلوية والإيثيرية في جهاز عجن. أما عيوبها فتتمثل في ضعف التحكم بدرجة الحرارة نسبيًا، بالإضافة إلى متطلبات المساحة والتكلفة العالية. وبالطبع، يتطلب إنتاج منتجات ذات تصميمات معدات مختلفة تحكمًا دقيقًا في درجة حرارة النظام ووقت التغذية، لضمان الحصول على منتجات ذات جودة وأداء ممتازين. يوضح الشكل 2 مخطط تدفق العملية.

3

حالة تحضير الصوديومكربوكسي ميثيل السليلوزمن المنتجات الثانوية الزراعية

تتميز مخلفات المحاصيل بتنوعها وسهولة توفرها، ويمكن استخدامها على نطاق واسع كمواد خام لتحضير كربوكسي ميثيل السليلوز (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، ومع التوسع المستمر في استخدامات CMC في مختلف المجالات، وفي ظل موارد معالجة المواد الخام الحالية، سيصبح من الضروري إيجاد مصادر أرخص وأوسع نطاقًا للمواد الخام المستخدمة في تحضير CMC.

أوتلوك

يمكن استخدام كربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم كمستحلب، ومُرسب، ومُكثِّف، وعامل مُخلِّب، وعامل مُحتفظ بالماء، ومادة لاصقة، وعامل تحجيم، ومادة مُشكِّلة للأغشية، وغيرها. ويُستخدم على نطاق واسع في الإلكترونيات، والجلود، والبلاستيك، والطباعة، والسيراميك، والمواد الكيميائية اليومية، وغيرها من المجالات. ونظرًا لأدائه الممتاز وتعدد استخداماته، فإنه لا يزال يشهد تطورًا مستمرًا في مجالات تطبيق جديدة. وفي الوقت الحاضر، ومع الانتشار الواسع لمفهوم الإنتاج الكيميائي الأخضر، تُجرى أبحاث أجنبية حولسي إم سيتركز تكنولوجيا التحضير على البحث عن مواد خام بيولوجية رخيصة وسهلة الحصول عليها، بالإضافة إلى تطوير طرق جديدة لتنقية كربوكسي ميثيل السليلوز (CMC). وباعتبار بلدي دولة غنية بالموارد الزراعية، فإنه يتمتع بمزايا تقنية في مجال تعديل السليلوز، حيث تتوفر لديه المواد الخام، إلا أنه يواجه تحديات، منها عدم اتساق عملية التحضير نتيجة لتعدد مصادر ألياف السليلوز الحيوية والاختلافات الكبيرة في مكوناتها. ولا يزال هناك قصور في الاستخدام الأمثل للمواد الحيوية، مما يستدعي إجراء بحوث مكثفة لتحقيق مزيد من التقدم في هذا المجال.