عملية إنتاج ونطاق استخدام كربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم (CMC)

كربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم (CMC) هو إيثر سليلوزي أنيوني ذو سلسلة مستقيمة قابل للذوبان في الماء، وهو مشتق من السليلوز الطبيعي وحمض الكلورواسيتيك عن طريق التعديل الكيميائي. يتميز محلوله المائي بوظائف التكثيف، وتكوين الأغشية، والربط، والاحتفاظ بالماء، والحماية الغروية، والاستحلاب، والتعليق، ويمكن استخدامه كمرسب، وعامل مخلب، ومستحلب، ومكثف، وعامل احتفاظ بالماء، وعامل تحجيم، ومادة لتكوين الأغشية، وما إلى ذلك، ويستخدم على نطاق واسع في مجالات الأغذية، والأدوية، والإلكترونيات، والمبيدات الحشرية، والجلود، والبلاستيك، والطباعة، والسيراميك، والصناعات الكيميائية اليومية، وغيرها.

كربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم مادة صلبة مسحوقة في الغالب، وأحيانًا حبيبية أو ليفية، بيضاء أو صفراء فاتحة اللون، عديمة الرائحة، وهي مادة كيميائية جزيئية كبيرة، تتميز بقابلية عالية للترطيب، حيث تذوب في الماء مكونةً محلولًا لزجًا عالي الشفافية. لا تذوب في المحاليل العضوية الشائعة، مثل الإيثانول والإيثر والكلوروفورم والبنزين، ولكنها تذوب في الماء، وتكون عملية الذوبان المباشر بطيئة نسبيًا، إلا أن ذوبانيتها عالية جدًا، ويتميز المحلول المائي الناتج بلزوجة معينة. تكون المادة الصلبة أكثر استقرارًا في البيئة العادية، نظرًا لقدرتها على امتصاص الماء والرطوبة، ويمكن حفظها لفترة طويلة في بيئة جافة.

① عملية الإنتاج

1. طريقة الوسط المائي

تُعدّ عملية الماء والفحم من أوائل عمليات إنتاج كربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم على المستوى الصناعي. في هذه العملية، يتفاعل السليلوز القلوي مع عامل الإيثر في محلول مائي يحتوي على أيونات أكسيد الأكسجين الحرة، ويُستخدم الماء كوسيط للتفاعل دون استخدام مذيبات عضوية.

2. طريقة المذيب

طريقة المذيبات العضوية هي عملية إنتاجية مُطوّرة على أساس طريقة الوسط المائي، حيث يُستبدل الماء بمذيب عضوي كوسيط تفاعل. تتضمن هذه العملية قلوية وإيثير السليلوز القلوي وحمض أحادي كلورو الأسيتيك في مذيب عضوي. وبحسب كمية وسط التفاعل، تُقسم هذه الطريقة إلى طريقتين: طريقة العجن وطريقة النقع. تكون كمية المذيب العضوي المستخدمة في طريقة النقع أكبر بكثير من تلك المستخدمة في طريقة العجن، وتُحسب كمية المذيب العضوي في طريقة العجن كنسبة مئوية من الوزن الحجمي لكمية السليلوز، بينما تُحسب كمية المذيب العضوي في طريقة النقع كنسبة مئوية من الوزن الحجمي لكمية السليلوز. عند تحضير كربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم بطريقة النقع، يكون الناتج الصلب في حالة معلق في النظام، ولذلك تُسمى هذه الطريقة أيضًا بطريقة التعليق.

3. طريقة الملاط

تُعدّ طريقة المزج بالمعلق أحدث التقنيات لإنتاج كربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم. لا تقتصر هذه الطريقة على إنتاج كربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم عالي النقاء فحسب، بل تُنتج أيضًا كربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم بدرجة استبدال عالية ومتجانسة. وتتلخص عملية الإنتاج بهذه الطريقة فيما يلي: يُرسل لب القطن المطحون إلى مسحوق إلى جهاز قلوية رأسي مزود بكحول الأيزوبروبيل، ويُضاف إليه محلول هيدروكسيد الصوديوم أثناء الخلط، وتُجرى عملية القلوية عند درجة حرارة 20 درجة مئوية تقريبًا. بعد القلوية، يُضخّ المنتج إلى جهاز إيثرة رأسي، ويُضاف إليه محلول حمض الكلورواسيتيك في كحول الأيزوبروبيل، وتُجرى عملية الإيثرة عند درجة حرارة 65 درجة مئوية تقريبًا. ويمكن تعديل تركيز القلوية ومدة القلوية وكمية عامل الإيثرة ومدة الإيثرة وغيرها من معايير العملية وفقًا لاستخدام المنتج المحدد ومتطلبات الجودة.

② نطاق التطبيق

1. لا يعتبر CMC مجرد مثبت ومكثف جيد للاستحلاب في تطبيقات الأغذية فحسب، بل يتمتع أيضًا بثبات ممتاز في التجميد والذوبان، ويمكنه تحسين نكهة المنتج وإطالة مدة التخزين.

2. في المنظف، يمكن استخدام CMC كعامل مضاد لإعادة الترسيب، وخاصة بالنسبة لتأثير إعادة الترسيب المضاد لإعادة الترسيب لأقمشة الألياف الاصطناعية الكارهة للماء، وهو أفضل بكثير من ألياف الكربوكسي ميثيل.

3. في عمليات حفر النفط، يمكن استخدامه لحماية آبار النفط كمثبت للطين وعامل للاحتفاظ بالماء، وتبلغ كمية كل بئر نفط من 2 إلى 3 أطنان للآبار الضحلة، ومن 5 إلى 6 أطنان للآبار العميقة.

4. يستخدم في صناعة النسيج كعامل تحجيم، ومكثف لمعجون الطباعة والصباغة، وطباعة المنسوجات، والتشطيب المقوي.

5. يستخدم كعامل مضاد للترسيب في الطلاء، ومستحلب، ومشتت، وعامل تسوية، ومادة لاصقة، ويمكنه جعل الجزء الصلب من الطلاء موزعًا بالتساوي في المذيب، بحيث لا يتراكم الطلاء لفترة طويلة، ولكنه يستخدم أيضًا في المعجون.

6. كمادة مُرَسِّبة في إزالة أيونات الكالسيوم، فإن غلوكونات الصوديوم أكثر فعالية، كمادة تبادل كاتيونية، تصل سعة التبادل إلى 1.6 مل/غ.

7. في صناعة الورق، يستخدم كعامل تحجيم للورق، ويمكنه تحسين قوة الورق الجافة والرطبة بشكل كبير، بالإضافة إلى مقاومة الزيت وامتصاص الحبر ومقاومة الماء.

8. يستخدم كعامل تكثيف في معجون الأسنان، حيث تبلغ جرعته حوالي 5٪.

شركة إيفر برايت (cnchemist.com) لتصنيع وتوريد كربوكسي ميثيل السليلوز (CMC) بالجملة