Verwendung von Zellulose als Rohmaterial,CMC-NaDie Herstellung erfolgte in zwei Schritten. Zunächst wurde die Cellulose alkalisiert. Dabei reagierte sie mit Natriumhydroxid zu Alkalicellulose, die anschließend mit Chloressigsäure zu CMC-Na umgesetzt wurde. Dieser Vorgang wird als Veretherung bezeichnet.
Das Reaktionssystem muss alkalisch sein. Dieses Verfahren gehört zur Williamson-Ethersynthese. Der Reaktionsmechanismus ist eine nukleophile Substitution. Das alkalische Reaktionssystem führt in Gegenwart von Wasser zu Nebenreaktionen, wie z. B. der Bildung von Natriumglykolat, Glykolsäure und anderen Nebenprodukten. Durch diese Nebenreaktionen steigt der Verbrauch an Alkali und Veretherungsmittel, was die Veretherungseffizienz verringert. Gleichzeitig können Natriumglykolat, Glykolsäure und weitere Salzverunreinigungen entstehen, die die Reinheit und die Eigenschaften des Produkts beeinträchtigen. Um Nebenreaktionen zu unterdrücken, ist es notwendig, nicht nur Alkali sparsam einzusetzen, sondern auch die Wassermenge, die Alkalikonzentration und die Rührmethode zu kontrollieren, um eine ausreichende Alkalisierung zu gewährleisten. Gleichzeitig müssen die Anforderungen an die Viskosität und den Substitutionsgrad des Produkts sowie die Rührgeschwindigkeit und die Temperatur berücksichtigt werden. Durch die Kontrolle weiterer Faktoren lässt sich die Veretherungsrate erhöhen und das Auftreten von Nebenreaktionen hemmen.
Je nach verwendetem Veretherungsmedium lässt sich die industrielle Herstellung von CMC-Na in zwei Kategorien unterteilen: das wasserbasierte und das lösungsmittelbasierte Verfahren. Das wasserbasierte Verfahren, bei dem Wasser als Reaktionsmedium dient, wird zur Herstellung von alkalischem CMC-Na niedriger Reinheit eingesetzt. Das lösungsmittelbasierte Verfahren, bei dem organische Lösungsmittel als Reaktionsmedium verwendet werden, eignet sich hingegen für die Herstellung von CMC-Na mittlerer und hoher Reinheit. Beide Reaktionen werden in einem Kneter durchgeführt und zählen somit zum Knetverfahren, das derzeit das gängigste Verfahren zur CMC-Na-Herstellung darstellt.
Wassermediummethode:
Das wasserbasierte Verfahren ist ein älteres industrielles Produktionsverfahren, bei dem Alkalicellulose und ein Veretherungsmittel in Gegenwart von freiem Alkali und Wasser reagieren. Während der Alkalisierung und Veretherung ist kein organisches Medium im System vorhanden. Die Anforderungen an die Ausrüstung sind relativ gering, was zu niedrigen Investitions- und Kostenkosten führt. Der Nachteil liegt im Mangel an flüssigem Medium. Die durch die Reaktion entstehende Wärme erhöht die Temperatur, beschleunigt Nebenreaktionen, was zu einer geringen Veretherungseffizienz und schlechter Produktqualität führt. Das Verfahren wird zur Herstellung von CMC-Na-Produkten mittlerer und niedriger Qualität, wie z. B. Waschmitteln und Textilschlichtemitteln, eingesetzt.
Lösungsmittelmethode:
Das Lösungsmittelverfahren, auch organisches Lösungsmittelverfahren genannt, zeichnet sich dadurch aus, dass die Alkalisierungs- und Veretherungsreaktionen in einem organischen Lösungsmittel als Reaktionsmedium (Verdünnungsmittel) durchgeführt werden. Je nach Menge des verwendeten Verdünnungsmittels wird zwischen Knetverfahren und Suspensionsverfahren unterschieden. Das Lösungsmittelverfahren entspricht dem Reaktionsprozess des Wasserverfahrens und besteht ebenfalls aus zwei Stufen der Alkalisierung und Veretherung, jedoch mit unterschiedlichen Reaktionsmedien. Das Lösungsmittelverfahren erspart dem Wasserverfahren die notwendigen Schritte wie Einweichen in Alkali, Pressen, Zerkleinern und Reifen; Alkalisierung und Veretherung erfolgen direkt im Kneter. Zu den Nachteilen zählen die relativ ungenaue Temperaturregelung sowie der hohe Platzbedarf und die hohen Kosten. Für die Herstellung von Produkten mit unterschiedlichen Anlagenkonfigurationen ist eine präzise Steuerung von Systemtemperatur, Zufuhrzeit usw. unerlässlich, um Produkte mit exzellenter Qualität und Leistungsfähigkeit zu erzielen.
Veröffentlichungsdatum: 25. April 2024