Натрийцеллюлоза

Натрийцеллюлоза — это реакционноспособный промежуточный продукт химической переработки целлюлозы. Она не является конечным продуктом, а представляет собой необходимую стадию активации целлюлозы. Натрийцеллюлоза образуется при обработке целлюлозы концентрированным раствором гидроксида натрия. Этот процесс называется щелочной обработкой (алкализацией). При этом гидроксильные группы целлюлозы частично депротонируются, образуя алкоголяты целлюлозы в натриевой форме. Исходная полимерная структура целлюлозы сохраняется, однако её химическая реакционная способность значительно повышается.

В промышленности натрийцеллюлозу получают из целлюлозного сырья, предварительно измельчённого до состояния мелкодисперсного порошка или волокнистой массы. Концентрация используемого раствора гидроксида натрия часто составляет от 40 до 50 %. Алкализация является экзотермической реакцией и требует контроля температуры. Получаемый продукт представляет собой твёрдую, влажную, щелочную и химически высокореакционноспособную массу. Он обладает высокой гигроскопичностью и чувствителен к неравномерному смачиванию.

Сама по себе натрийцеллюлоза не имеет самостоятельного экономического значения. Её основная функция заключается в активации целлюлозы для последующих реакций замещения. Именно эта стадия делает возможным производство эфиров целлюлозы. При синтезе карбоксиметилцеллюлозы натрийцеллюлоза реагирует с хлоруксусной кислотой или её натриевой солью. В результате в молекулу целлюлозы вводятся карбоксиметильные группы, а в качестве побочного продукта образуется хлорид натрия. Реакция может проводиться в виде суспензии (slurry) с использованием органического растворителя или без него.

Другие эфиры целлюлозы получают аналогичным способом. При этом используются газообразные реагенты, такие как метилхлорид, этиленоксид или пропиленоксид. Эти процессы требуют повышенных температур и давления. Натрийцеллюлоза при этом выступает в качестве нуклеофильного реакционного центра. Равномерность предшествующей щелочной обработки оказывает существенное влияние на степень замещения и распределение заместителей вдоль полимерных цепей.

С технологической точки зрения применение натрийцеллюлозы предъявляет высокие требования к смесительному и реакторному оборудованию. Решающее значение имеет однородное распределение раствора гидроксида натрия в целлюлозной массе. Локальная избыточная или недостаточная щелочная обработка приводит к неоднородности конечного продукта. Это влияет на растворимость, вязкость, гелеобразование и эксплуатационные свойства эфиров целлюлозы. Поэтому крупногабаритные смесители и реакторы синтеза должны обеспечивать равномерное смачивание, контролируемый температурный режим и бережную обработку волокон.