En utilisant la cellulose comme matière première,CMC-NaElle a été préparée selon une méthode en deux étapes. La première consiste en l'alcalinisation de la cellulose. La cellulose réagit avec l'hydroxyde de sodium pour former de la cellulose alcaline, puis cette dernière réagit avec l'acide chloroacétique pour former du CMC-Na, un processus appelé éthérification.
Le milieu réactionnel doit être alcalin. Ce procédé appartient à la méthode de synthèse des éthers de Williamson. Le mécanisme réactionnel est une substitution nucléophile. En milieu alcalin, des réactions secondaires se produisent en présence d'eau, telles que la formation de glycolate de sodium, d'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. Elles peuvent également générer du glycolate de sodium, de l'acide glycolique et d'autres impuretés salines, diminuant la pureté et les performances du produit. Pour limiter ces réactions secondaires, il est nécessaire d'utiliser l'alcali avec précaution, de contrôler la quantité d'eau, la concentration d'alcali et le mode d'agitation afin d'obtenir une alcalinisation suffisante. Il convient également de prendre en compte les exigences du produit en matière de viscosité et de degré de substitution, ainsi que la vitesse d'agitation et la température. Le contrôle de ces facteurs, ainsi que d'autres éléments, permet d'augmenter la vitesse d'éthérification et d'inhiber les réactions secondaires.
Selon le milieu d'éthérification utilisé, la production industrielle de CMC-Na se divise en deux catégories : la méthode aqueuse et la méthode en milieu solvant. La méthode utilisant l'eau comme milieu réactionnel, dite « en milieu aqueux », permet de produire du CMC-Na alcalin et de faible pureté. La méthode utilisant un solvant organique, dite « en milieu solvant », convient à la production de CMC-Na de pureté moyenne à élevée. Ces deux réactions sont réalisées dans un malaxeur ; ce procédé de malaxage constitue actuellement la principale méthode de production de CMC-Na.
Méthode en milieu aqueux :
Le procédé en milieu aqueux est un procédé de production industrielle ancien qui consiste à faire réagir de la cellulose alcaline et un agent d'éthérification en présence d'alcali et d'eau. Lors de l'alcalinisation et de l'éthérification, aucun milieu organique n'est présent dans le système. Ce procédé requiert un équipement relativement simple, un investissement moindre et un faible coût. Son principal inconvénient réside dans la faible quantité de milieu liquide nécessaire : la chaleur dégagée par la réaction augmente la température, accélère les réactions secondaires, ce qui réduit l'efficacité de l'éthérification et la qualité du produit. Ce procédé est utilisé pour la préparation de produits à base de CMC-Na de qualité moyenne et basse, tels que les détergents, les agents d'encollage textile, etc.
Méthode par solvant :
La méthode au solvant, également appelée méthode au solvant organique, se caractérise par le fait que les réactions d'alcalinisation et d'éthérification sont réalisées en présence d'un solvant organique comme milieu réactionnel (diluant). Selon la quantité de diluant réactif, on distingue la méthode par malaxage et la méthode par suspension. La méthode au solvant présente le même procédé de réaction que la méthode aqueuse et comprend également deux étapes d'alcalinisation et d'éthérification, mais le milieu réactionnel diffère entre ces deux étapes. La méthode au solvant évite les étapes de trempage dans l'alcali, de pressage, de broyage et de maturation inhérentes à la méthode aqueuse, l'alcalinisation et l'éthérification étant entièrement réalisées dans le malaxeur. Ses inconvénients résident dans une maîtrise de la température relativement difficile, ainsi que dans des exigences d'espace et un coût élevés. Bien entendu, pour la production avec différentes configurations d'équipements, un contrôle rigoureux de la température du système, du temps d'alimentation, etc., est indispensable pour obtenir des produits de qualité et de performance optimales.
Date de publication : 25 avril 2024