เส้นทางการสังเคราะห์ของ CMC

วิธีการสังเคราะห์ CMC แบบดั้งเดิมคือกระบวนการอัลคิเลชัน-อีเทอริฟิเคชัน ในงานวิจัยทุกชิ้นที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์ CMC กระบวนการเฉพาะนี้ได้ถูกนำมาใช้มานานตั้งแต่เริ่มต้นการสังเคราะห์ CMC จากสารตั้งต้นเซลลูโลสต่างๆ ความแตกต่างเพียงอย่างเดียวระหว่างงานเหล่านี้คืออัตราส่วนของสารเคมีที่เกี่ยวข้องกับปริมาณเซลลูโลสของสารตั้งต้นและการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ของปฏิกิริยา เช่น อุณหภูมิ เวลาทำปฏิกิริยา ค่า pH เป็นต้น

เป็นที่น่าสังเกตว่าสารตั้งต้นเซลลูโลสจากธรรมชาติและอุตสาหกรรมทั้งหมด (เช่น ใบ ลำต้น เยื่อกระดาษ ของเสียจากกระดาษ จุลินทรีย์ รวมถึงสารตั้งต้นจากสิ่งทอต่างๆ เช่น เศษผ้าฝ้าย เศษผ้าถัก ฯลฯ) อาจไม่มีลักษณะองค์ประกอบที่เหมือนกันซึ่งสามารถให้สารสกัดเซลลูโลสในปริมาณคงที่ทุกครั้ง สารตั้งต้นส่วนใหญ่มีลิกนิน เพคติน เถ้า และแร่ธาตุอื่นๆ (เช่น ฟอสฟอรัส โพแทสเซียม แคลเซียม ฯลฯ) ในปริมาณมาก นอกเหนือจากเปอร์เซ็นต์เซลลูโลส

ดังนั้น ในบางครั้ง ขั้นตอนก่อนการคาร์บอกซีเมทิเลชัน เช่น การย่อยโปรตีน (การบำบัดด้วยเอนไซม์โปรตีเอส) การยับยั้งเอนไซม์ต่างๆ ของสารตั้งต้นจากพืช (เช่น การยับยั้งเอนไซม์เพคติกที่มีอยู่ในเปลือกส้ม) การกำจัดลิกนิน การกำจัดไข การฟอกสี การกำจัดไขมัน และการล้างด้วยกรด รวมถึงการบำบัดด้วยสารเคมีที่จำเป็นบางชนิด (เช่น เมทานอล เอทานอล คลอโรฟอร์ม ฯลฯ) และการกำจัดเฮมิเซลลูโลส จะดำเนินการเพื่อสกัดอัลฟา-เซลลูโลสบริสุทธิ์จากแหล่งธรรมชาติ

การคาร์บอกซีเมทิเลชันของอัลฟา-เซลลูโลสบริสุทธิ์จะดำเนินการเป็นหลักในสองขั้นตอนสำคัญ ในขั้นตอนแรก สารสกัดเซลลูโลสที่ผ่านการทำให้บริสุทธิ์แล้วจะถูกผสมกับสารละลายด่าง (เช่น NaOH) ในภาชนะทำปฏิกิริยาเป็นเวลาที่กำหนด ในระหว่างนี้ เนื้อหาเซลลูโลสบริสุทธิ์จะถูกทำให้เป็นเมอร์เซอไรซ์ จากนั้น หมู่ฟังก์ชัน -OH จากแต่ละหน่วย AGU จะถูกแทนที่ด้วยหมู่ -ONa ซึ่งมีเป้าหมายสำหรับการแทนที่ในภายหลังด้วยหมู่คาร์บอกซีเมทิลในขั้นตอนอีเทอริฟิเคชัน ความเข้มข้นของด่าง อัตราส่วนระหว่างด่างกับเซลลูโลส และอุณหภูมิของปฏิกิริยาควรได้รับการดูแลอย่างระมัดระวัง การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในพารามิเตอร์เหล่านี้สามารถเปลี่ยนแปลงค่า DS ของผลิตภัณฑ์สุดท้ายและคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีอื่นๆ ได้อย่างมาก

ตัวทำละลายเฉื่อย (เช่น เอทานอล 2-โพรพานอล ไอโซโพรพิลแอลกอฮอล์ หรือไอโซบิวทิลแอลกอฮอล์ ฯลฯ) จะถูกเติมในขั้นตอนนี้เพื่อใช้เป็นสารเจือจางและเป็นสารพองตัว ซึ่งช่วยให้สารเคมีที่เกี่ยวข้องสามารถแทรกซึมเข้าไปในโครงสร้างเซลลูโลสได้