Lộ trình tổng hợp CMC

Phương pháp tổng hợp CMC thông thường là quy trình alkyl hóa-ete hóa. Trong mọi công trình nghiên cứu liên quan đến tổng hợp CMC, quy trình đặc trưng này đã được sử dụng từ rất lâu, ngay từ những bước đầu tiên tổng hợp CMC từ các tiền chất cellulose khác nhau. Sự khác biệt duy nhất giữa các công trình này là tỷ lệ các hóa chất liên quan được áp dụng cho các mức độ cellulose của tiền chất và sự thay đổi các thông số phản ứng như nhiệt độ, thời gian phản ứng, pH, v.v.

Cần lưu ý rằng tất cả các tiền chất cellulose tự nhiên và công nghiệp (ví dụ: lá, thân, bột giấy, chất thải giấy, vi sinh vật cũng như các tiền chất dựa trên dệt may khác nhau như sợi bông, vải vụn dệt kim, v.v.) có thể không có đặc điểm thành phần tương tự nhau để cung cấp một lượng chiết xuất cellulose cố định mỗi lần. Hầu hết các tiền chất chứa một lượng đáng kể lignin, pectin, tro và các khoáng chất khác (ví dụ: phốt pho, kali, canxi, v.v.) bên cạnh tỷ lệ cellulose.

Do đó, đôi khi, một số bước tiền carboxymethyl hóa như thủy phân protein (xử lý bằng enzyme protease), bất hoạt các enzyme khác nhau của tiền chất có nguồn gốc thực vật (ví dụ: bất hoạt enzyme pectin có trong vỏ cam), loại bỏ lignin, loại bỏ sáp, tẩy trắng, khử béo và rửa bằng axit, cũng như xử lý bằng một số hợp chất hóa học thiết yếu (ví dụ: metanol, etanol, chloroform, v.v.) và loại bỏ hemicellulose được thực hiện để chiết xuất alpha-cellulose tinh khiết từ các nguồn tự nhiên.

Carboxymethyl hóa alpha-cellulose tinh khiết về cơ bản được thực hiện theo hai bước quan trọng. Ở bước đầu tiên, các chiết xuất cellulose đã được tiền tinh chế được trộn với các tác nhân kiềm (ví dụ: NaOH) trong một bình phản ứng trong một khoảng thời gian nhất định. Trong thời gian này, các nội dung cellulose tinh khiết được xử lý bằng kiềm. Sau đó, các nhóm chức -OH từ mỗi đơn vị AGU được thay thế bằng các nhóm -ONa, mục tiêu cho sự thay thế sau đó bằng các nhóm carboxymethyl trong bước ete hóa. Nồng độ kiềm, tỷ lệ giữa kiềm và cellulose, và nhiệt độ phản ứng phải được duy trì rất cẩn thận. Một sự thay đổi nhỏ trong các thông số này có thể làm thay đổi đáng kể giá trị DS của sản phẩm cuối cùng và các đặc tính vật lý hóa học khác.

Một dung môi trơ (như etanol, 2-propanol, isopropyl alcohol, hoặc isobutyl alcohol, v.v.) được thêm vào bước này như một chất pha loãng cũng như một chất trương nở, giúp các tác nhân liên quan thâm nhập vào cấu trúc cellulose.