กระบวนการผลิตโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส

กระบวนการผลิตโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส (CMC) เกี่ยวข้องกับหลายขั้นตอน รวมถึงการเตรียมเซลลูโลส การทำให้เป็นอีเทอร์ฟิเคชัน การทำให้บริสุทธิ์ และการทำให้แห้ง ต่อไปนี้เป็นภาพรวมของกระบวนการผลิตโดยทั่วไป:

1. การเตรียมเซลลูโลส: กระบวนการเริ่มต้นด้วยการเตรียมเซลลูโลส ซึ่งโดยทั่วไปได้มาจากเยื่อไม้หรือเศษสำลี เซลลูโลสได้รับการทำให้บริสุทธิ์และกลั่นกรองในขั้นแรกเพื่อกำจัดสิ่งเจือปน เช่น ลิกนิน เฮมิเซลลูโลส และสิ่งปนเปื้อนอื่นๆ เซลลูโลสบริสุทธิ์นี้ทำหน้าที่เป็นวัสดุเริ่มต้นสำหรับการผลิต CMC
2. การทำให้เป็นด่าง: เซลลูโลสบริสุทธิ์จะได้รับการบำบัดด้วยสารละลายอัลคาไลน์ ซึ่งโดยทั่วไปคือโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) เพื่อเพิ่มการเกิดปฏิกิริยาและอำนวยความสะดวกในการเกิดปฏิกิริยาเอเทอริฟิเคชันในภายหลัง อัลคาไลเซชันยังช่วยให้เส้นใยเซลลูโลสขยายตัวและเปิดขึ้น ทำให้เข้าถึงการดัดแปลงทางเคมีได้ง่ายขึ้น
3. ปฏิกิริยาอีเธอริฟิเคชัน: เซลลูโลสที่เป็นด่างจะทำปฏิกิริยากับกรดโมโนคลอโรอะซิติก (MCA) หรือเกลือโซเดียมของเซลลูโลส โซเดียมโมโนคลอโรอะซิเตต (SMCA) ต่อหน้าตัวเร่งปฏิกิริยาภายใต้สภาวะควบคุม ปฏิกิริยาอีเธอริฟิเคชันนี้เกี่ยวข้องกับการแทนที่หมู่ไฮดรอกซิลบนสายโซ่เซลลูโลสด้วยหมู่คาร์บอกซีเมทิล (-CH2COONa) ระดับการแทนที่ (DS) ซึ่งแสดงถึงจำนวนเฉลี่ยของกลุ่มคาร์บอกซีเมทิลต่อหน่วยกลูโคสของสายโซ่เซลลูโลส สามารถควบคุมได้โดยการปรับพารามิเตอร์ของปฏิกิริยา เช่น อุณหภูมิ เวลาของปฏิกิริยา และความเข้มข้นของสารทำปฏิกิริยา
4. การวางตัวเป็นกลาง: หลังจากปฏิกิริยาอีเธอริฟิเคชัน ผลิตภัณฑ์ที่ได้จะถูกทำให้เป็นกลางเพื่อเปลี่ยนกลุ่มกรดที่เหลืออยู่ให้อยู่ในรูปเกลือโซเดียม (โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส) โดยทั่วไปสามารถทำได้โดยการเติมสารละลายอัลคาไลน์ เช่น โซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) ลงในส่วนผสมของปฏิกิริยา การทำให้เป็นกลางยังช่วยปรับ pH ของสารละลายและทำให้ผลิตภัณฑ์ CMC มีความเสถียร
5. การทำให้บริสุทธิ์: จากนั้นโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสดิบจะถูกทำให้บริสุทธิ์เพื่อกำจัดสิ่งเจือปน สารรีเอเจนต์ที่ไม่ทำปฏิกิริยา และผลพลอยได้จากส่วนผสมของปฏิกิริยา วิธีการทำให้บริสุทธิ์อาจรวมถึงการล้าง การกรอง การหมุนเหวี่ยง และการทำให้แห้ง โดยทั่วไป CMC บริสุทธิ์จะถูกล้างด้วยน้ำเพื่อกำจัดอัลคาไลและเกลือที่ตกค้าง ตามด้วยการกรองหรือการหมุนเหวี่ยงเพื่อแยกผลิตภัณฑ์ CMC ที่เป็นของแข็งออกจากเฟสของเหลว
6. การอบแห้ง: ในที่สุดโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสบริสุทธิ์จะถูกทำให้แห้งเพื่อขจัดความชื้นส่วนเกินและได้ปริมาณความชื้นที่ต้องการสำหรับการจัดเก็บและการแปรรูปต่อไป วิธีการทำให้แห้งอาจรวมถึงการทำให้แห้งด้วยอากาศ การทำแห้งแบบพ่นฝอย หรือการทำให้แห้งแบบดรัม ขึ้นอยู่กับลักษณะผลิตภัณฑ์และขนาดการผลิตที่ต้องการ

ผลลัพธ์ที่ได้คือผลิตภัณฑ์โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสเป็นผงสีขาวถึงผงสีขาวนวลหรือวัสดุที่เป็นเม็ดซึ่งมีความสามารถในการละลายน้ำและคุณสมบัติทางรีโอโลจีได้ดีเยี่ยม มีการใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นสารเพิ่มความหนา สารเพิ่มความคงตัว สารยึดเกาะ และสารปรับปรุงการไหลในอุตสาหกรรมต่างๆ รวมถึงอาหาร ยา เครื่องสำอาง สิ่งทอ และการใช้งานทางอุตสาหกรรม