Natriumcarboxymethylcellulose (CMC)Carboxymethylcellulose (CMC) ist ein Carboxymethylcellulose-Derivat, auch bekannt als Cellulosegummi, und das wichtigste ionische Cellulosegummi. CMC ist üblicherweise eine anionische Polymerverbindung, die durch Reaktion von natürlicher Cellulose mit Natronlauge und Monochloressigsäure gewonnen wird. Das Molekulargewicht der Verbindung liegt im Bereich von mehreren zehn Millionen bis zu mehreren Millionen.
【Eigenschaften】Weißes Pulver, geruchlos, löslich in Wasser unter Bildung einer hochviskosen Lösung, unlöslich in Ethanol und anderen Lösungsmitteln.
【Anwendung】Es besitzt Suspensions- und Emulgiereigenschaften, gute Kohäsion und Salzbeständigkeit und ist als „industrielles Mononatriumglutamat“ bekannt, das weit verbreitet eingesetzt wird.
Herstellung von CMC
Die industrielle Herstellung von CMC lässt sich je nach verwendetem Veretherungsmedium in zwei Kategorien unterteilen: das wasserbasierte und das lösungsmittelbasierte Verfahren. Beim wasserbasierten Verfahren wird Wasser als Reaktionsmedium verwendet; es dient der Herstellung von alkalischem CMC und CMC niedriger Reinheit. Das lösungsmittelbasierte Verfahren hingegen, bei dem ein organisches Lösungsmittel als Reaktionsmedium dient, eignet sich für die Herstellung von CMC mittlerer und hoher Reinheit. Beide Reaktionen werden in einem Kneter durchgeführt und zählen somit zum Knetverfahren, das derzeit das gängigste Verfahren zur CMC-Herstellung darstellt.
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wasserbasierte Methode
Das wasserbasierte Verfahren ist ein älteres industrielles Produktionsverfahren, bei dem alkalische Cellulose mit einem Veretherungsmittel in Gegenwart von freier Alkali und Wasser umgesetzt wird. 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 besteht im Mangel an ausreichend flüssigem Medium. Die durch die Reaktion entstehende Wärme erhöht die Temperatur, was Nebenreaktionen beschleunigt und somit die Veretherungseffizienz und die Produktqualität beeinträchtigt. Dieses Verfahren wird zur Herstellung von CMC-Produkten mittlerer und niedriger Qualität, wie beispielsweise Waschmitteln und Textilschlichtemitteln, eingesetzt.
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Lösungsmittelmethode
Das Lösungsmittelverfahren, auch bekannt als organisches Lösungsmittelverfahren, zeichnet sich dadurch aus, dass die Alkalisierungs- und Veretherungsreaktionen unter Verwendung eines organischen Lösungsmittels als Reaktionsmedium (Verdünnungsmittel) durchgeführt werden. Je nach Menge des verwendeten Verdünnungsmittels wird zwischen Knetverfahren und Suspensionsverfahren unterschieden. Das Lösungsmittelverfahren entspricht dem Reaktionsprozess des wasserbasierten Verfahrens und besteht ebenfalls aus zwei Stufen der Alkalisierung und Veretherung, jedoch mit unterschiedlichen Reaktionsmedien. Im Gegensatz zum wasserbasierten Verfahren entfallen beim Lösungsmittelverfahren die für das wasserbasierte Verfahren typischen Schritte wie Einweichen, Auspressen, Pulverisieren und Altern. Alkalisierung und Veretherung erfolgen vollständig in einem Kneter. Nachteile des Verfahrens sind die relativ ungenaue Temperaturregelung, der hohe Platzbedarf und die hohen Kosten. Für die Herstellung von Produkten mit unterschiedlichen Anlagenkonfigurationen ist eine präzise Steuerung der Systemtemperatur, der Zufuhrzeit usw. unerlässlich, um Produkte mit exzellenter Qualität und Leistung zu erzielen. Das Prozessfließdiagramm ist in Abbildung 2 dargestellt.
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Zubereitungsstatus von NatriumCarboxymethylcelluloseaus landwirtschaftlichen Nebenprodukten
Nebenprodukte der Landwirtschaft zeichnen sich durch Vielfalt und gute Verfügbarkeit aus und eignen sich daher als Rohstoffe für die Herstellung von CMC. Derzeit werden für die CMC-Produktion hauptsächlich raffinierte Zellulosefasern verwendet, darunter Baumwollfasern, Maniokfasern, Strohfasern, Bambusfasern, Weizenstrohfasern usw. Angesichts der zunehmenden Anwendung von CMC in allen Lebensbereichen wird die Nutzung kostengünstigerer und breiter verfügbarer Rohstoffquellen für die CMC-Herstellung unter Berücksichtigung der vorhandenen Rohstoffressourcen jedoch in den Fokus rücken.
Ausblick
Natriumcarboxymethylcellulose kann als Emulgator, Flockungsmittel, Verdickungsmittel, Chelatbildner, Wasserrückhaltemittel, Klebstoff, Leimungsmittel, Filmbildner usw. eingesetzt werden. Sie findet breite Anwendung in der Elektronik-, Leder-, Kunststoff-, Druck-, Keramik- und Haushaltschemie sowie in anderen Bereichen. Aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften und vielfältigen Einsatzmöglichkeiten werden stetig neue Anwendungsgebiete erschlossen. Angesichts der zunehmenden Verbreitung des Konzepts der umweltfreundlichen chemischen Produktion wird heutzutage auch im Ausland intensiv an der Entwicklung von Natriumcarboxymethylcellulose geforscht.CMCDie Herstellungstechnologie konzentriert sich auf die Suche nach kostengünstigen und leicht verfügbaren biologischen Rohstoffen sowie neuen Methoden zur CMC-Reinigung. Als Land mit großen landwirtschaftlichen Ressourcen verfügt mein Land im Bereich der Cellulosemodifizierung über technologische Vorteile hinsichtlich der Rohstoffe. Es bestehen jedoch auch Probleme wie Inkonsistenzen im Herstellungsprozess, bedingt durch die unterschiedlichen Quellen von Biomasse-Cellulosefasern und die großen Unterschiede in deren Zusammensetzung. Die Nutzung von Biomassematerialien ist noch nicht optimal, weshalb in diesen Bereichen weitere umfangreiche Forschungsarbeiten erforderlich sind, um Fortschritte zu erzielen.
Veröffentlichungsdatum: 25. April 2024