羧甲基纤维素钠的热裂解过程和纤维素是类似的，非常复杂，其热裂解的反应情况和反应产物和参与反应的条件密切相关。

    通过氮气和空气条件下检测羧甲基纤维素钠的差热分析谱，在氮气条件下，纤维素的热裂解大致分为四个阶段：①25-150℃，物理吸附的水分受热蒸发，②150-240℃时，水化水开始脱除，有葡萄环的去氢作用，连同前阶段物理吸附水的蒸发，出现较宽的吸热峰，并且略有失重。③240-400℃时，纤维素分子中的碳碳键断裂，生成低分子挥发性产物。④当大于400℃，纤维素的四碳残余物芳环化，逐渐形成石墨结构。而在空气中的以上实验，纤维素表现的更不稳定。

    有实验检测，羧甲基纤维素钠和聚阴离子纤维素的热裂解实验，发现，在310℃时，两种产品均有强放热值，但是羧甲基纤维素钠明显更强，而在375℃时，则明显下降，这表明，羧甲基纤维素钠在310℃已经大部分氧化分解，热稳定性比聚阴离子纤维素要差很多。