Syntheseroute van CMC

De conventionele methode voor de synthese van CMC is het alkylering-etherificatieproces. In elk onderzoeksgebied met betrekking tot de synthese van CMC, is dit idiosyncratische proces al heel lang gebruikt vanaf het allereerste begin van de synthese van CMC uit verschillende cellulosische precursors. Het enige verschil tussen deze werken ligt in de toegepaste verhoudingen van de affiene chemicaliën ten opzichte van de cellulosische omvang van de precursors en variatie in de reactieparameters zoals temperatuur, reactietijd, pH, enz.

Het is opmerkelijk dat niet alle natuurlijke en industriële cellulosische precursors (bijv. bladeren, stengels, pulpen, papierafval, microbieel evenals diverse textielgebaseerde precursors zoals katoenlinters, gebreide lappen, enz.) mogelijk vergelijkbare compositionele kenmerken bezitten die elke keer een vaste hoeveelheid cellulose-extract kunnen opleveren. De meeste precursors bevatten naast de cellulosische percentages een aanzienlijke hoeveelheid lignine, pectine, as en andere mineralen (bijv. fosfor, kalium, calcium, enz.).

Daarom worden soms enkele voorcarboxymethylatiestappen uitgevoerd, zoals proteolyse (behandeling met protease-enzym), inactivatie van verschillende enzymen van de plantaardige precursors (bijv. deactivering van pectische enzymen in sinaasappelschillen), delignificatie, ontvetting, bleken, ontvetten en zure wassing, evenals behandeling met enkele essentiële chemische verbindingen (bijv. methanol, ethanol, chloroform, enz.) en verwijdering van hemicellulose voor de extractie van pure α-cellulose uit natuurlijke bronnen.

Carboxymethylering van de pure α-cellulose wordt in principe in twee belangrijke stappen uitgevoerd. In de eerste stap worden de voor-gezuiverde cellulose-extracten gemengd met alkalireagentia (bijv. NaOH) in een reactievat gedurende een specifieke tijd. Gedurende deze tijd wordt de pure cellulose gemerceriseerd. Vervolgens worden de -OH functionele groepen van elke AGU-eenheid vervangen door -ONa groepen, gericht op de latere substitutie door carboxymethylgroepen in de etherificatiestap. Concentraties van de alkali, verhoudingen tussen de alkali en cellulose, en reactietemperatuur moeten zeer zorgvuldig worden gehandhaafd. Een kleine verandering in deze parameters kan de DS-waarde van het eindproduct en andere fysisch-chemische eigenschappen aanzienlijk veranderen.

In deze stap wordt een inert oplosmiddel (zoals ethanol, 2-propanol, isopropylalcohol of isobutylalcohol, enz.) toegevoegd als verdunner en als zwelmiddel dat de penetratie van de affiene reagentia in de cellulosestructuur vergemakkelijkt.