En utilisant la cellulose comme matière première,CMC-Naa été préparé selon une méthode en deux étapes. La première est l'alcalinisation de la cellulose. La cellulose réagit avec l'hydroxyde de sodium pour produire de la cellulose alcaline, puis celle-ci réagit avec l'acide chloroacétique pour produire de la CMC-Na, appelée éthérification.
Le système réactionnel doit être alcalin. Ce procédé appartient à la méthode de synthèse des éthers de Williamson. Le mécanisme réactionnel est la substitution nucléophile. Ce système réactionnel alcalin s'accompagne de réactions secondaires en présence d'eau, telles que le glycolate de sodium, l'acide glycolique et d'autres sous-produits. Ces réactions secondaires augmentent la consommation d'alcali et d'agent d'éthérification, réduisant ainsi l'efficacité de l'éthérification. Parallèlement, du glycolate de sodium, de l'acide glycolique et d'autres impuretés salines peuvent être générés lors de ces réactions secondaires, entraînant une diminution de la pureté et des performances du produit. Afin de supprimer les réactions secondaires, il est nécessaire non seulement d'utiliser les alcalis de manière raisonnée, mais aussi de contrôler la quantité d'eau dans le système, la concentration d'alcali et la méthode d'agitation afin d'obtenir une alcalinisation suffisante. Parallèlement, les exigences du produit en matière de viscosité et de degré de substitution doivent être prises en compte, ainsi que la vitesse et la température d'agitation. Le contrôle et d'autres facteurs augmentent la vitesse d'éthérification et empêchent l'apparition de réactions secondaires.
Selon les différents milieux d'éthérification, la production industrielle de CMC-Na peut être divisée en deux catégories : la méthode aqueuse et la méthode solvantée. La méthode utilisant l'eau comme milieu réactionnel, appelée méthode aqueuse, permet de produire du CMC-Na de qualité moyenne et basse. La méthode utilisant un solvant organique comme milieu réactionnel, appelée méthode solvantée, convient à la production de CMC-Na de qualité moyenne et haute. Ces deux réactions sont réalisées dans un malaxeur, qui fait partie du procédé de malaxage et constitue actuellement la principale méthode de production de CMC-Na.
Méthode du milieu aqueux :
La méthode aqueuse est un procédé de production industrielle plus ancien, qui consiste à faire réagir de la cellulose alcaline et un agent d'éthérification dans des conditions d'alcali libre et d'eau. Lors de l'alcalinisation et de l'éthérification, aucun milieu organique n'est présent dans le système. Les exigences matérielles de la méthode aqueuse sont relativement simples, avec un investissement et un coût réduits. L'inconvénient réside dans l'absence d'une grande quantité de milieu liquide, la chaleur générée par la réaction augmentant la température, accélérant les réactions secondaires, ce qui entraîne une faible efficacité d'éthérification et une qualité de produit médiocre. Cette méthode est utilisée pour la préparation de produits CMC-Na de qualité moyenne et basse, tels que les détergents, les agents d'encollage textile, etc.
Méthode du solvant :
La méthode par solvant, également appelée méthode par solvant organique, se caractérise principalement par l'utilisation d'un solvant organique comme milieu réactionnel (diluant) pour les réactions d'alcalinisation et d'éthérification. Selon la quantité de diluant réactif, on distingue la méthode par malaxage et la méthode par suspension. La méthode par solvant est identique à la méthode à l'eau et comprend deux étapes : l'alcalinisation et l'éthérification, mais le milieu réactionnel est différent. La méthode par solvant permet d'éviter les opérations de trempage alcalin, de pressage, de broyage et de vieillissement, inhérentes à la méthode à l'eau. L'alcalinisation et l'éthérification sont toutes réalisées dans un malaxeur. L'inconvénient réside dans la faible contrôlabilité de la température, l'encombrement et le coût élevés. La production de différents équipements nécessite un contrôle strict de la température du système, du temps d'alimentation, etc., afin de garantir des produits d'excellente qualité et aux performances optimales.
Date de publication : 25 avril 2024