כיצד מכינים נתרן קרבוקסימתיצלולוז?

שימוש בצלולוז כחומר גלם,CMC-Naהוכן בשיטה דו-שלבית. הראשון הוא תהליך אלקליזציה של תאית. התאית מגיבה עם נתרן הידרוקסידי ליצירת תאית אלקלית, ולאחר מכן התאית האלקלית מגיבה עם חומצה כלוראצטית ליצירת CMC-Na, מה שנקרא אתריפיקציה.

מערכת התגובה חייבת להיות בסיסית. תהליך זה שייך לשיטת הסינתזה של אתר וויליאמסון. מנגנון התגובה הוא החלפה נוקלאופילית. מערכת התגובה היא בסיסית, והיא מלווה בתגובות לוואי בנוכחות מים, כגון נתרן גליקולאט, חומצה גליקולית ותוצרי לוואי אחרים. עקב קיומן של תגובות לוואי, צריכת הבסיס וחומר האתריפיקציה תגדל, ובכך תפחית את יעילות האתריפיקציה; בו זמנית, נתרן גליקולאט, חומצה גליקולית וזיהומים נוספים של מלח עלולים להיווצר בתגובת הלוואי, מה שיגרום לירידה בטוהר ובביצועים של המוצר. על מנת לדכא תגובות לוואי, יש צורך לא רק להשתמש בבסיס בצורה סבירה, אלא גם לשלוט בכמות מערכת המים, בריכוז הבסיס ובשיטת הערבוב לצורך בסיסיזציה מספקת. במקביל, יש לקחת בחשבון את דרישות המוצר לגבי צמיגות ומידת ההחלפה, ולשקול את מהירות הערבוב והטמפרטורה באופן מקיף. בקרה וגורמים אחרים מגדילים את קצב האתריפיקציה ומעכבים את התרחשותן של תגובות לוואי.

לפי מדיות אתריפיקציה שונות, ניתן לחלק את הייצור התעשייתי של CMC-Na לשתי קטגוריות: שיטה מבוססת מים ושיטה מבוססת ממס. השיטה המשתמשת במים כמדיום תגובה נקראת שיטת מדיום מים, המשמשת לייצור CMC-Na בדרגה בסיסית ו-CMC-Na בדרגה נמוכה. השיטה המשתמשת בממס אורגני כמדיום תגובה נקראת שיטת ממס, והיא מתאימה לייצור CMC-Na בדרגה בינונית וגבוהה. שתי תגובות אלו מתבצעות במכונת לישה, השייכת לתהליך הלישה והיא כיום השיטה העיקרית לייצור CMC-Na.

שיטת מדיום מים:

שיטת המים היא תהליך ייצור תעשייתי מוקדם יותר, שמטרתו תגובה של תאית אלקלית וחומר אתריפיקציה בתנאים של אלקלי חופשי ומים. במהלך האלקליזציה והאתריפיקציה, אין מצע אורגני במערכת. דרישות הציוד של שיטת המים הן פשוטות יחסית, עם פחות השקעה ועלות נמוכה. החיסרון הוא היעדר כמות גדולה של מצע נוזלי, החום הנוצר בתגובה מעלה את הטמפרטורה, מאיץ את מהירות תגובות הלוואי, מוביל ליעילות אתריפיקציה נמוכה ואיכות מוצר ירודה. השיטה משמשת להכנת מוצרי CMC-Na בדרגה בינונית ונמוכה, כגון חומרי ניקוי, חומרי גודל טקסטיל וכדומה.

שיטת ממס:

שיטת הממס נקראת גם שיטת הממס האורגני, והמאפיין העיקרי שלה הוא שתגובות האלקליזציה והאתריפיקציה מתבצעות בתנאים של ממס אורגני כמדיום תגובה (דילול). לפי כמות המדלל הריאקטיבי, היא מחולקת לשיטת לישה ושיטת תרחיף. שיטת הממס זהה לתהליך התגובה של שיטת המים, וגם מורכבת משני שלבים של אלקליזציה ואתריפיקציה, אך מדיום התגובה של שני שלבים אלה שונה. שיטת הממס חוסכת את תהליך ההשריה של אלקליות, כבישה, ריסוק, הזדקנות וכן הלאה הטמון בשיטת המים, והאלקליזציה והאתריפיקציה מתבצעות כולן בלישה. החיסרון הוא שבקרת הטמפרטורה יחסית דלה, ודרישת המקום והעלות גבוהות. כמובן, עבור ייצור של פריסות ציוד שונות, יש צורך לשלוט בקפדנות בטמפרטורת המערכת, זמן ההזנה וכו', כך שניתן יהיה להכין מוצרים בעלי איכות וביצועים מעולים.