Mit Zellulose als Rohstoff,CMC-Nawurde in einem zweistufigen Verfahren hergestellt. Der erste Schritt besteht in der Alkalisierung von Cellulose. Die Cellulose reagiert mit Natriumhydroxid zu Alkalicellulose, die anschließend mit Chloressigsäure zu CMC-Na reagiert (Veretherung).
Das Reaktionssystem muss alkalisch sein. Dieser Prozess gehört zur Williamson-Ethersynthese. Der Reaktionsmechanismus ist eine nukleophile Substitution. Das Reaktionssystem ist alkalisch und geht in Gegenwart von Wasser mit Nebenreaktionen einher, wie der Bildung von Natriumglykolat, Glykolsäure und anderen Nebenprodukten. Durch Nebenreaktionen steigt der Verbrauch an Alkali und Veretherungsmittel, was die Veretherungseffizienz verringert. Gleichzeitig können Natriumglykolat, Glykolsäure und weitere Salzverunreinigungen in Nebenreaktionen entstehen, was zu einer Verringerung der Reinheit und Leistung des Produkts führt. Um Nebenreaktionen zu vermeiden, ist es nicht nur notwendig, Alkali sinnvoll einzusetzen, sondern auch die Wassermenge, die Alkalikonzentration und die Rührmethode zu kontrollieren, um eine ausreichende Alkalisierung zu gewährleisten. Gleichzeitig sind die Anforderungen des Produkts an Viskosität und Substitutionsgrad sowie Rührgeschwindigkeit und -temperatur umfassend zu berücksichtigen. Diese Kontrolle und andere Faktoren erhöhen die Veretherungsrate und verhindern Nebenreaktionen.
Die industrielle Produktion von CMC-Na lässt sich je nach Veretherungsmedium in zwei Kategorien unterteilen: wasserbasierte und lösungsmittelbasierte Verfahren. Die Methode mit Wasser als Reaktionsmedium wird als Wassermedium-Methode bezeichnet und dient zur Herstellung von alkalischem Medium und minderwertigem CMC-Na. Die Methode mit organischen Lösungsmitteln als Reaktionsmedium wird als Lösungsmittel-Methode bezeichnet und eignet sich zur Herstellung von mittel- und hochwertigem CMC-Na. Diese beiden Reaktionen werden in einem Kneter durchgeführt, der zum Knetprozess gehört und derzeit das gängigste Verfahren zur Herstellung von CMC-Na ist.
Wassermediummethode:
Das wasserbasierte Verfahren ist ein älteres industrielles Produktionsverfahren, bei dem Alkalicellulose und Veretherungsmittel unter den Bedingungen von freiem Alkali und Wasser reagieren. Während der Alkalisierung und Veretherung befindet sich kein organisches Medium im System. Die apparativen Anforderungen des wasserbasierten Verfahrens sind relativ einfach, mit geringeren Investitionen und niedrigen Kosten. Nachteilig ist der Mangel an flüssigem Medium. Die durch die Reaktion entstehende Wärme erhöht die Temperatur, beschleunigt Nebenreaktionen, führt zu einer geringen Veretherungseffizienz und einer schlechten Produktqualität. Das Verfahren wird zur Herstellung von CMC-Na-Produkten mittlerer und niedriger Qualität wie Waschmitteln, Textilschlichten und dergleichen verwendet.
Lösungsmittelmethode:
Das Lösungsmittelverfahren wird auch als organisches Lösungsmittelverfahren bezeichnet. Sein Hauptmerkmal besteht darin, dass die Alkalisierungs- und Veretherungsreaktionen unter der Bedingung eines organischen Lösungsmittels als Reaktionsmedium (Verdünnungsmittel) durchgeführt werden. Je nach Menge des reaktiven Verdünnungsmittels wird es in Knetverfahren und Aufschlämmungsverfahren unterteilt. Das Lösungsmittelverfahren entspricht dem Reaktionsprozess des Wasserverfahrens und besteht ebenfalls aus zwei Stufen der Alkalisierung und Veretherung, aber das Reaktionsmedium dieser beiden Stufen ist unterschiedlich. Das Lösungsmittelverfahren erspart die bei dem Wasserverfahren üblichen Prozesse des Einweichens in Alkali, Pressen, Zerkleinerns und Alterns usw. und die Alkalisierung und Veretherung werden alle im Kneter durchgeführt. Die Nachteile bestehen in der relativ schlechten Temperaturregelbarkeit sowie dem hohen Platzbedarf und den hohen Kosten. Natürlich ist es für die Produktion verschiedener Anlagenlayouts notwendig, die Systemtemperatur, die Zufuhrzeit usw. streng zu kontrollieren, damit Produkte mit hervorragender Qualität und Leistung hergestellt werden können.
Veröffentlichungszeit: 25. April 2024