셀룰로오스를 원료로 사용하여,CMC-Na이 물질은 2단계 방법으로 제조되었습니다. 첫 번째 단계는 셀룰로오스의 알칼리화 공정입니다. 셀룰로오스가 수산화나트륨과 반응하여 알칼리 셀룰로오스를 생성하고, 그 다음 알칼리 셀룰로오스가 클로로아세트산과 반응하여 CMC-Na를 생성하는 이 과정을 에테르화라고 합니다.
반응 시스템은 반드시 알칼리성이어야 합니다. 이 공정은 윌리엄슨 에테르 합성법에 속하며, 반응 메커니즘은 친핵성 치환 반응입니다. 반응 시스템은 알칼리성이지만, 물이 존재할 경우 글리콜산나트륨, 글리콜산 등의 부산물 생성과 같은 부반응이 발생할 수 있습니다. 이러한 부반응으로 인해 알칼리와 에테르화제의 소모량이 증가하여 에테르화 효율이 저하됩니다. 또한, 부반응 과정에서 글리콜산나트륨, 글리콜산 등의 염 불순물이 생성되어 제품의 순도와 성능이 저하될 수 있습니다. 부반응을 억제하기 위해서는 알칼리 사용량을 적절히 조절하는 것뿐만 아니라, 시스템의 물의 양, 알칼리 농도, 교반 방법 등을 적절히 제어하여 충분한 알칼리화를 이루어야 합니다. 동시에 제품의 점도 및 치환도에 대한 요구 사항을 고려하고, 교반 속도와 온도 등을 종합적으로 제어하여 에테르화 속도를 높이고 부반응 발생을 억제해야 합니다.
에테르화 매체의 종류에 따라 CMC-Na의 산업적 생산은 크게 수용액법과 용매법 두 가지로 나눌 수 있다. 수용액법은 알칼리성 및 저급 CMC-Na 생산에 사용되고, 유기 용매법은 중급 및 고급 CMC-Na 생산에 적합하다. 이 두 반응은 모두 반죽기에서 진행되며, 이는 반죽 공정에 속하고 현재 CMC-Na 생산의 주요 방법이다.
수용액 매체법:
수용액법은 알칼리 셀룰로오스와 에테르화제를 자유 알칼리와 물의 조건에서 반응시키는 초기 산업 생산 공정입니다. 알칼리화 및 에테르화 과정에서 시스템 내에 유기 매체가 존재하지 않습니다. 수용액법은 장비 요구 사항이 비교적 간단하고 투자 비용이 적으며 저렴합니다. 단점은 액체 매체의 양이 부족하고, 반응으로 발생하는 열이 온도를 상승시켜 부반응 속도를 가속화하고, 결과적으로 에테르화 효율을 저하시키며 제품 품질을 떨어뜨린다는 것입니다. 이 방법은 세제, 섬유 사이징제 등과 같은 중저급 CMC-Na 제품을 제조하는 데 사용됩니다.
용매법:
용매법은 유기 용매법이라고도 하며, 주된 특징은 알칼리화 및 에테르화 반응을 유기 용매를 반응 매질(희석제)로 사용하여 진행하는 것입니다. 반응 희석제의 양에 따라 반죽법과 슬러리법으로 나뉩니다. 용매법은 수용액법과 반응 과정이 동일하며, 알칼리화와 에테르화의 두 단계로 구성되지만, 두 단계의 반응 매질이 다릅니다. 용매법은 수용액법에 내재된 알칼리 침지, 압착, 분쇄, 숙성 등의 공정을 생략하고, 알칼리화와 에테르화 반응을 모두 반죽기에서 진행할 수 있다는 장점이 있습니다. 단점으로는 온도 제어가 상대적으로 어렵고, 공간 및 비용이 많이 든다는 점입니다. 물론, 생산 설비 배치에 따라 시스템 온도, 투입 시간 등을 엄격하게 제어해야 우수한 품질과 성능의 제품을 생산할 수 있습니다.
게시 시간: 2024년 4월 25일