Utilizzando la cellulosa come materia prima,CMC-Naè stato preparato con un metodo in due fasi. La prima è il processo di alcalinizzazione della cellulosa. La cellulosa reagisce con l'idrossido di sodio per generare cellulosa alcalina, e poi la cellulosa alcalina reagisce con l'acido cloroacetico per generare CMC-Na, processo chiamato eterificazione.
Il sistema di reazione deve essere alcalino. Questo processo appartiene al metodo di sintesi dell'etere di Williamson. Il meccanismo di reazione è la sostituzione nucleofila. Il sistema di reazione è alcalino ed è accompagnato da alcune reazioni secondarie in presenza di acqua, come la formazione di glicolato di sodio, acido glicolico e altri sottoprodotti. A causa della presenza di reazioni secondarie, il consumo di alcali e di agente eterificante aumenta, riducendo così l'efficienza dell'eterificazione; allo stesso tempo, durante le reazioni secondarie possono generarsi glicolato di sodio, acido glicolico e altre impurità saline, causando una riduzione della purezza e delle prestazioni del prodotto. Per sopprimere le reazioni secondarie, è necessario non solo utilizzare l'alcali in modo appropriato, ma anche controllare la quantità di acqua nel sistema, la concentrazione dell'alcali e il metodo di agitazione per garantire un'alcalinizzazione sufficiente. Allo stesso tempo, è necessario considerare i requisiti del prodotto in termini di viscosità e grado di sostituzione, nonché la velocità di agitazione e la temperatura. Il controllo di questi fattori, tra gli altri, aumenta la velocità di eterificazione e inibisce la formazione di reazioni secondarie.
A seconda del mezzo di eterificazione utilizzato, la produzione industriale di CMC-Na può essere suddivisa in due categorie: metodo a base acquosa e metodo a base di solventi. Il metodo che utilizza l'acqua come mezzo di reazione è detto metodo a base acquosa ed è impiegato per la produzione di CMC-Na a bassa e media alcalinità. Il metodo che utilizza un solvente organico come mezzo di reazione è detto metodo a base di solventi ed è adatto alla produzione di CMC-Na a media e alta alcalinità. Entrambe le reazioni vengono condotte in un impastatore, rientrando nel processo di impastamento, che attualmente rappresenta il metodo principale per la produzione di CMC-Na.
Metodo con mezzo acquoso:
Il metodo a base acquosa è un processo di produzione industriale di vecchia generazione, che consiste nel far reagire la cellulosa alcalina con un agente eterificante in presenza di alcali liberi e acqua. Durante l'alcalinizzazione e l'eterificazione, non è presente alcun mezzo organico nel sistema. I requisiti strumentali del metodo a base acquosa sono relativamente semplici, con investimenti e costi contenuti. Lo svantaggio è la scarsità di un mezzo liquido, il calore generato dalla reazione aumenta la temperatura, accelera le reazioni secondarie, porta a una bassa efficienza di eterificazione e a una scarsa qualità del prodotto. Il metodo viene utilizzato per la preparazione di prodotti a base di CMC-Na di media e bassa qualità, come detergenti, agenti di apprettatura tessile e simili.
Metodo con solvente:
Il metodo a solvente, detto anche metodo a solvente organico, si caratterizza principalmente per l'utilizzo di un solvente organico come mezzo di reazione (diluente) per le reazioni di alcalinizzazione ed eterificazione. In base alla quantità di diluente reattivo, si distingue in metodo a impastamento e metodo a sospensione. Il processo di reazione del metodo a solvente è analogo a quello del metodo ad acqua e si articola in due fasi: alcalinizzazione ed eterificazione, ma il mezzo di reazione utilizzato è differente. Il metodo a solvente elimina le fasi di immersione in alcali, pressatura, frantumazione, invecchiamento e altre fasi tipiche del metodo ad acqua, in quanto l'alcalinizzazione e l'eterificazione vengono eseguite interamente all'interno dell'impastatore. Lo svantaggio principale risiede nella scarsa controllabilità della temperatura, nell'ingombro e nei costi elevati. Naturalmente, per ottenere prodotti di qualità e prestazioni eccellenti, è necessario controllare rigorosamente la temperatura del sistema, i tempi di alimentazione, ecc., al fine di realizzare impianti con diverse configurazioni.
Data di pubblicazione: 25 aprile 2024