Маршрут синтеза CMC

Традиционным методом синтеза КМЦ является процесс алкилирования-этерификации. В каждой исследовательской работе, связанной с синтезом КМЦ, этот специфический процесс давно используется с самого начала синтеза КМЦ из различных целлюлозных прекурсоров. Единственное различие между этими работами заключается в применяемых соотношениях родственных химикатов к целлюлозным составляющим прекурсоров и вариации в параметрах реакции, таких как температура, время реакции, pH и т. д.

Следует отметить, что все природные и промышленные целлюлозные прекурсоры (например, листья, стебли, пульпы, бумажные отходы, микробные, а также различные текстильные прекурсоры, такие как хлопковые линтеры, трикотажные обрезки и т. д.) могут не обладать одинаковыми композиционными характеристиками, которые каждый раз могут обеспечивать фиксированное количество экстракта целлюлозы. Большинство прекурсоров содержат значительное количество лигнина, пектина, золы и других минералов (например, фосфора, калия, кальция и т. д.) помимо целлюлозных составляющих.

Поэтому иногда проводятся некоторые этапы предварительного карбоксиметилирования, такие как протеолиз (обработка протеазным ферментом), инактивация различных ферментов растительных прекурсоров (например, деактивация пектиновых ферментов, присутствующих в апельсиновой кожуре), делигнификация, обезжиривание, отбеливание, обезжиривание и кислотная промывка, а также обработка некоторыми необходимыми химическими соединениями (например, метанолом, этанолом, хлороформом и т. д.) и удаление гемицеллюлозы для экстракции чистой α-целлюлозы из природных источников.

Карбоксиметилирование чистой α-целлюлозы проводится в основном в два значительных этапа. На первом этапе предварительно очищенные экстракты целлюлозы смешиваются со щелочными реагентами (например, NaOH) в реакционном сосуде в течение определенного времени. В течение этого времени чистая целлюлоза мерсеризуется. Впоследствии гидроксильные (-OH) функциональные группы из каждой единицы AGU замещаются на группы (-ONa), предназначенные для последующего замещения карбоксиметильными группами на стадии этерификации. Концентрации щелочи, соотношения между щелочью и целлюлозой, а также температура реакции должны поддерживаться очень тщательно. Небольшое изменение этих параметров может значительно изменить значение DS конечного продукта и другие физико-химические свойства.

На этой стадии в качестве разбавителя, а также набухающего агента добавляется инертный растворитель (такой как этанол, 2-пропанол, изопропиловый спирт или изобутиловый спирт и т. д.), который облегчает проникновение родственных реагентов в структуру целлюлозы.