Carboxymethylcellulose

Kurzer Überblick
Carboxymethylcellulose, auch bekannt als CMC, wird aus Cellulose gewonnen, indem eine Carboxymethylgruppe entlang der Cellulosekette eingeführt wird. Die funktionellen Eigenschaften von Carboxymethylcellulose hängen vom Substitutionsgrad der Cellulosestruktur ab. Dadurch kann das Molekül auch hydratisiert werden und so löslich werden. Je höher der Substitutionsgrad, desto schneller löst es sich auf.
Herstellungsprozess
Die Reaktionsstufen des CMC-Herstellungsprozesses können in zwei Schritte unterteilt werden: Mercerisierung und Veretherung. Das Ziel der Mercerisierung ist die Herstellung von Alkalicellulose, während beim Veretherungsschritt CMC entsteht. Die Mercerisierung beginnt, wie bei allen Celluloseethern, mit der Auflösung der Cellulose.
Die Mercerisierung ist ein Prozess, bei dem Lösungsmittel verwendet werden, um den Cellulosebrei zu quellen und aufzulösen, wodurch die reaktive Oberfläche vergrößert wird und NaOH leichter eindringen kann. Die gequollene und gelöste Cellulose wird in einer Alkalisierungsreaktion in Alkalicellulose (oder Na-Cellulose) umgewandelt, wenn NaOH mit den freiliegenden Hydroxylgruppen reagiert. Die chemische Reaktion bei der Mercerisierung ist wie folgt
C6H10O5C6H9O4™ OH + NaOH → C6H10O5™ C6H9O4™ ONa + H2O
Veretherung Bei etwa 50-70 °C reagiert Alkalicellulose aus der Mercerisierungsstufe mit zugesetztem MCA in Gegenwart von NaOH in der Veretherungsphase. Auf molekularer Ebene ersetzt eine Hydroxylgruppe Wasserstoff durch eine Carboxymethylgruppe. Dieser Vorgang wird auch als Carboxymethylierung bezeichnet. Wenn NaOH mit MCA reagiert, entstehen unerwünschte Nebenprodukte wie die Reaktionssalze Natriumglykolat und Natriumchlorid, die beide als Verunreinigungen gelten. Als Ergebnis der Reaktion entsteht CMC von technischer Qualität, das bei Bedarf später im Prozess raffiniert wird.