Voorbereiding van karboksimetiel sellulose

Karboksimetiel sellulose (CMC)is 'n veelsydige wateroplosbare polimeer afgelei van sellulose, wat 'n natuurlike polisakkaried is wat in plantselwande voorkom. CMC vind uitgebreide toepassings in verskillende industrieë, waaronder voedsel, farmaseutiese produkte, skoonheidsmiddels, tekstiele, papier en vele ander as gevolg van die unieke eienskappe soos verdikking, stabilisering, bindend, filmvorming en waterbehoud. Die voorbereiding van CMC behels verskeie stappe vanaf die ekstraksie van sellulose uit natuurlike bronne, gevolg deur die modifikasie daarvan om karboksimetielgroepe bekend te stel.

1. Ekstraksie van sellulose:
Die eerste stap in die bereiding van CMC is die ekstraksie van sellulose uit natuurlike bronne soos houtpulp, katoenlinters of ander plantvesels. Die sellulose word tipies verkry deur 'n reeks prosesse, insluitend pulping, bleiking en suiwering. Byvoorbeeld, houtpulp kan verkry word deur meganiese of chemiese pulpprosesse, gevolg deur bleiking met chloor of waterstofperoksied om onsuiwerhede en lignien te verwyder.

2. Aktivering van sellulose:
Sodra sellulose onttrek is, moet dit geaktiveer word om die bekendstelling van karboksimetielgroepe te vergemaklik. Aktivering word gewoonlik bewerkstellig deur sellulose met alkali soos natriumhidroksied (NaOH) of natriumkarbonaat (Na2CO3) te behandel onder beheerde toestande van temperatuur en druk. Alkali -behandeling swel die sellulosevesels en verhoog hul reaktiwiteit deur binne- en intermolekulêre waterstofbindings te breek.

3. Karboksimetileringsreaksie:
Die geaktiveerde sellulose word dan onderwerp aan die karboksimetileringsreaksie waar karboksimetielgroepe (-ch2cooh) op die hidroksielgroepe van die sellulosekettings bekendgestel word. Hierdie reaksie word tipies uitgevoer deur die geaktiveerde sellulose met natriummonochloorasetaat (SMCA) te reageer in die teenwoordigheid van 'n alkaliese katalisator soos natriumhidroksied (NaOH). Die reaksie kan soos volg voorgestel word:

Sellulose + chlooroasynzuur → karboksimetiel sellulose + NaCl

Die reaksietoestande, insluitend temperatuur, reaksietyd, konsentrasie van reagense en pH, word noukeurig beheer om hoë opbrengste en gewenste mate van substitusie (DS) te verseker, wat verwys na die gemiddelde aantal karboksimetielgroepe wat per glukose -eenheid van die selluloseketting ingestel is.

4. Neutralisasie en was:
Na die karboksimetileringsreaksie word die resulterende karboksimetiel sellulose geneutraliseer om oortollige alkali en ongereageerde chloorasynzuur te verwyder. Dit word tipies bewerkstellig deur die produk met water te was of 'n verdunde suuroplossing, gevolg deur filtrasie om die soliede CMC van die reaksiemengsel te skei.

5. Suiwering:
Die gesuiwerde CMC word dan verskeie kere met water gewas om onsuiwerhede soos soute, ongereageerde reagense en neweprodukte te verwyder. Filtrasie of sentrifugering kan gebruik word om die gesuiwerde CMC van die waswater te skei.

6. Droging:
Laastens word die gesuiwerde karboksimetiel sellulose gedroog om die oorblywende vog te verwyder en die gewenste produk in die vorm van 'n droë poeier of korrels te verkry. Droging kan bewerkstellig word met behulp van verskillende metodes soos lugdroging, vakuumdroging of spuitdroging, afhangende van die gewenste eienskappe van die finale produk.

7. Karakterisering en kwaliteitskontrole:
Die gedroogdeCMCDie produk word onderworpe aan verskillende karakteriseringstegnieke soos Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), kernmagnetiese resonansie (NMR) en viskositeitsmetings om die chemiese struktuur, mate van substitusie, molekulêre gewig en suiwerheid te bevestig. Kwaliteitskontrole -toetse word ook uitgevoer om te verseker dat die produk aan die vereiste spesifikasies vir die beoogde toepassings voldoen.

Die voorbereiding van karboksimetiel sellulose behels verskeie stappe, waaronder die ekstraksie van sellulose uit natuurlike bronne, aktivering, karboksimetileringsreaksie, neutralisasie, suiwering, droging en karakterisering. Elke stap vereis noukeurige beheer van reaksietoestande en parameters om 'n hoë opbrengs, gewenste mate van vervanging en kwaliteit van die finale produk te bewerkstellig. CMC is 'n wyd gebruikte polimeer met uiteenlopende toepassings vanweë die unieke eienskappe en veelsydigheid daarvan.