تولید CMC از مواد پیشگام غیر متعارف

علاوه بر پیش‌سازهای سلولزی گیاهی متداول، برخی مواد زائد صنایع نساجی (مانند پارچه‌های کشباف، لینتر پنبه) و همچنین محصولات خانگی و اداری که به طور منظم استفاده می‌شوند (مانند کاغذهای اداری زائد، لجن کاغذ، منسوجات زائد و غیره) تقریباً به صورت رایگان در دسترس هستند که می‌توانند برای سنتز CMC مورد استفاده قرار گیرند. تولید CMC و کامپوزیت‌های مختلف آن برای کاربردهای متعدد از این مواد زائد، هزینه تولید را کاهش داده و نقش حیاتی در جلوگیری از آلودگی محیط زیست ایفا می‌کند.

به عنوان مثال، لینتر پنبه محصول زائد کارخانه‌های تمیز کردن پنبه است. در سال ۱۹۵۴، اوت و همکاران دریافتند که تقریباً ۳ تا ۵ درصد از الیاف پنبه به صورت لینتر پنبه ضایع می‌شود که در حالت خام حاوی درصد بالایی سلولز (یعنی حدود ۹۰٪) است. بنابراین، آنها می‌توانند درجات مختلفی از محصولات CMC را برای کاربردهای متعدد سنتز کنند. چند سال پیش، جهان و همکاران (۲۰۰۷) سنتز آسان CMC محلول در آب را از لینتر پنبه گزارش کردند که مقدار قابل توجهی DS با ویسکوزیته بالا نشان داد. در مطالعه‌ای دیگر، هیواچی و همکاران (۲۰۱۵) فرآیند مقرون به صرفه و سازگار با محیط زیست برای سنتز CMC از لینتر پنبه با استفاده از تابش اولتراسونیک و مایکروویو گزارش کردند که رویکرد متداول (یعنی آلکیلاسیون-اتری‌سازی) تولید CMC را تسهیل کرد.

فخرالام و موندال (۲۰۱۲) سلولز کربوکسی متیله شده را از پارچه‌های کشباف سنتز کردند که یک ماده زائد رایج در تقریباً تمام صنایع نساجی است و حاوی درصد بالایی از آلفا-سلولز (مثلاً ۹۵-۹۸٪) است. برای بررسی تأثیر مراحل متعدد کربوکسی متیلاسیون بر کیفیت و درجه CMC، نویسندگان هفت مرحله متوالی کربوکسی متیلاسیون را با استفاده از همان شرایط آزمایشی و مواد شیمیایی ذکر شده در مواد تکمیلی (جدول S2) انجام دادند. مراحل متعدد کربوکسی متیلاسیون سلولز خام، بازده بالا (٪) CMC، DS، وزن مولکولی و حلالیت در آب را نشان داد. به طور خاص‌تر، در اولین کربوکسی متیلاسیون، مقدار DS و بازده CMC به دست آمده به ترتیب تنها ۰.۹۱ و ۳۶۰٪ بود. در مقابل، پس از تکرار فرآیند هفت بار، این مقادیر به ترتیب به ۲.۸۴ و ۱۴۹۴٪ رسیدند.

اخیراً، لی و همکاران (۲۰۲۰) CMC را از کاغذهای اداری زائد برای ساخت یک سرکوب کننده گرد و غبار پوسته ای سازگار با محیط زیست و کم هزینه سنتز کردند. با این حال، چند سال قبل، جوشی و همکارانش (۲۰۱۵) امکان سنتز CMC را از کاغذهای اداری مخلوط پس از حذف جوهر و پالپ کردن آنها نشان دادند. شایان ذکر است که حذف جوهر یک فرآیند قدیمی برای استفاده مجدد از کاغذهای زائد است. ذرات جوهر با روش‌های شیمیایی مانند جوشاندن قلیایی از سطح الیاف حذف می‌شوند. ذرات جوهر پراکنده شده با روش فلوتاسیون از سوسپانسیون الیاف حذف می‌شوند]. بنابراین، هزاران تن کاغذ زائد که روزانه از ادارات و صنایع مختلف به دست می‌آید می‌تواند به عنوان یک پیش‌ساز فراوان CMC مورد استفاده قرار گیرد. جدول S2 در مواد تکمیلی برخی از امیدوارکننده‌ترین کارهای تحقیقاتی را بر اساس سنتز CMC از چنین مواد سلولزی زائد جمع‌آوری کرده است. ما جوهر اصلی آنها را به طور خلاصه خلاصه کرده‌ایم.