Факторы, влияющие на характеристики КМЦ

Температура процесса этерификации

Температура процесса этерификации играет важную роль в степени замещения (DS), степени полимеризации (DP) и других физико-химических свойствах конечного продукта, таких как вязкость, набухание, тиксотропия и т. д. Наилучшее значение DS продукта достигается только при определенной температуре. Например, Pushpamalakar et al. (2006) получили наивысшее значение DS своих продуктов (0,821) при температуре реакции 45 °C. Выше и ниже этой температуры значение DS значительно снижалось. Golbaghi et al. (2017) получили наилучшее значение DS продукта из КМЦ, полученного из багассы сахарного тростника, при 57,85 °C после проведения десятков реакций при различных температурах от 30 °C до 70 °C.

Аналогично, Singh et al. (2012) сообщили о наивысшем значении DS своих продуктов из КМЦ, полученных из кукурузных початков, только при температуре 60 °C. Silva et al. (2004) исследовали влияние температуры реакции на карбоксиметилирование целлюлозы из каучукового дерева. Значение DS их карбоксиметилированного продукта значительно уменьшилось (т. е. с 0,75 до 0,16) при повышении температуры реакции до 70 °C с 30 °C. Однако выход реакции увеличился (т. е. с 32% до 57%) при тех же условиях окружающей среды. Следовательно, оптимальная температура не одинакова для каждого наземного или другого целлюлозного прекурсора. Однако они представили свою тенденцию к оптимизации реакции в определенном диапазоне температур. Результаты различных исследований показали, что большинство температур реакции карбоксиметилирования были оптимизированы при 50–60 °C для наземных прекурсоров целлюлозы. Однако в других исследованиях сообщалось и о некоторых исключениях.

С другой стороны, оптимальная температура превысила 70 °C для карбоксиметилирования при использовании различных небиологических отходов в качестве прекурсора КМЦ. Это явление можно объяснить ускорением кинетики прямой реакции карбоксиметилирования при повышении температуры до точки оптимизации. Как только температура достигает определенного уровня, последующее повышение температуры увеличивает кинетику реакции. Тем не менее, это вызывает деградацию структуры целлюлозы в присутствии атмосферного кислорода, что автоматически снижает выход КМЦ. Следовательно, оптимальная температура для карбоксиметилирования в значительной степени зависит от прекурсора целлюлозы для получения наилучшего выхода продукта, и крайне важно правильно поддерживать температуру реакции.