Атрыманне карбоксиметилцеллюлозы

Карбоксиметилцеллюлоза (CMC)гэта універсальны вадараспушчальны палімер, атрыманы з цэлюлозы, якая з'яўляецца натуральным поліцукрыдам, які змяшчаецца ў клеткавых сценках раслін. CMC знаходзіць шырокае прымяненне ў розных галінах прамысловасці, уключаючы харчовую, фармацэўтычную, касметычную, тэкстыльную, папяровую і многія іншыя, дзякуючы сваім унікальным уласцівасцям, такім як згушчэнне, стабілізацыя, звязванне, плёнкаванне і ўтрыманне вады. Падрыхтоўка CMC ўключае ў сябе некалькі этапаў, пачынаючы з экстракцыі цэлюлозы з прыродных крыніц з наступнай яе мадыфікацыяй для ўвядзення карбоксиметильных груп.

1. Здабыча цэлюлозы:
Першым крокам у падрыхтоўцы CMC з'яўляецца выманне цэлюлозы з прыродных крыніц, такіх як драўняная цэлюлоза, баваўняны ліст або іншыя раслінныя валакна. Цэлюлозу звычайна атрымліваюць з дапамогай серыі працэсаў, уключаючы вытворчасць цэлюлозы, адбельванне і ачыстку. Напрыклад, драўняная цэлюлоза можа быць атрымана з дапамогай механічных або хімічных працэсаў вытворчасці цэлюлозы з наступным адбельваннем хлорам або перакісам вадароду для выдалення прымешак і лігніну.

2. Актывацыя цэлюлозы:
Пасля экстрагирования цэлюлозы яе трэба актываваць, каб палегчыць увядзенне карбоксиметильных груп. Актывацыя звычайна дасягаецца шляхам апрацоўкі цэлюлозы шчолаччу, такой як гідраксід натрыю (NaOH) або карбанат натрыю (Na2CO3) у кантраляваных умовах тэмпературы і ціску. Апрацоўка шчолачам набракае цэлюлозныя валокны і павялічвае іх рэакцыйную здольнасць шляхам разрыву ўнутрымалекулярных і міжмалекулярных вадародных сувязяў.

3. Рэакцыя карбоксиметилирования:
Затым актываваная цэлюлоза падвяргаецца рэакцыі карбоксиметилирования, дзе карбоксиметильные групы (-CH2COOH) уводзяцца ў гідраксільныя групы цэлюлозных ланцугоў. Гэтая рэакцыя звычайна праводзіцца шляхам узаемадзеяння актываванай цэлюлозы з монохлорацетатом натрыю (SMCA) у прысутнасці шчолачнага каталізатара, такога як гідраксід натрыю (NaOH). Рэакцыю можна прадставіць так:

Цэлюлоза + хлоруксусная кіслата → карбоксиметилцеллюлоза + NaCl

Умовы рэакцыі, уключаючы тэмпературу, час рэакцыі, канцэнтрацыю рэагентаў і pH, старанна кантралююцца, каб забяспечыць высокі выхад і жаданую ступень замяшчэння (DS), якая адносіцца да сярэдняй колькасці карбаксіметыльных груп, уведзеных на адзінку глюкозы ў цэлюлозным ланцугу.

4. Нейтралізацыя і прамыванне:
Пасля рэакцыі карбоксиметилирования атрыманая карбоксиметилцеллюлоза нейтралізуецца для выдалення лішку шчолачы і хлоруксусной кіслаты, якая не прарэагавала. Звычайна гэта дасягаецца прамываннем прадукту вадой або разведзеным растворам кіслаты з наступнай фільтрацыяй для аддзялення цвёрдай CMC ад рэакцыйнай сумесі.

5. Ачышчэнне:
Затым вычышчаны КМЦ некалькі разоў промывают вадой для выдалення прымешак, такіх як солі, непрореагировавшие рэагенты і пабочныя прадукты. Фільтраванне або цэнтрыфугаванне можа быць выкарыстана для аддзялення вычышчанай CMC ад прамыўнай вады.

6. Сушка:
Нарэшце, вычышчаную карбоксиметилцеллюлозу сушаць для выдалення рэшткаў вільгаці і атрымання патрэбнага прадукту ў выглядзе сухога парашка або гранул. Сушка можа быць ажыццёўлена з дапамогай розных метадаў, такіх як сушка на паветры, сушка ў вакууме або сушка распыленнем у залежнасці ад жаданых характарыстык канчатковага прадукту.

7. Характарыстыка і кантроль якасці:
ВысушаныCMCпрадукт падвяргаецца розным метадам характарыстыкі, такім як інфрачырвоная спектраскапія з пераўтварэннем Фур'е (FTIR), ядзерны магнітны рэзананс (ЯМР) і вымярэнні глейкасці, каб пацвердзіць яго хімічную структуру, ступень замяшчэння, малекулярную масу і чысціню. Выпрабаванні кантролю якасці таксама праводзяцца, каб пераканацца, што прадукт адпавядае патрабаваным спецыфікацыям для меркаванага прымянення.

падрыхтоўка карбоксиметилцеллюлозы ўключае некалькі этапаў, уключаючы экстракцыю цэлюлозы з прыродных крыніц, актывацыю, рэакцыю карбоксиметилирования, нейтралізацыю, ачыстку, сушку і характарыстыку. Кожны этап патрабуе ўважлівага кантролю ўмоў і параметраў рэакцыі для дасягнення высокага выхаду, жаданай ступені замяшчэння і якасці канчатковага прадукту. КМЦ - гэта шырока выкарыстоўваны палімер з рознымі прымяненнямі дзякуючы сваім унікальным уласцівасцям і ўніверсальнасці.