Priprema karboksimetil celuloze

karboksimetil celuloza (CMC)je svestrani polimer rastvorljiv u vodi, izveden iz celuloze, koja je prirodni polisaharid koji se nalazi u zidovima biljnih ćelija. CMC pronalazi široku primjenu u raznim industrijama uključujući hranu, farmaciju, kozmetiku, tekstil, papir i mnoge druge zbog svojih jedinstvenih svojstava kao što su zgušnjavanje, stabilizacija, vezivanje, stvaranje filma i zadržavanje vode. Priprema CMC uključuje nekoliko koraka počevši od ekstrakcije celuloze iz prirodnih izvora, nakon čega slijedi njena modifikacija uvođenjem karboksimetilnih grupa.

1. Ekstrakcija celuloze:
Prvi korak u pripremi CMC-a je ekstrakcija celuloze iz prirodnih izvora kao što su drvena pulpa, pamuk ili druga biljna vlakna. Celuloza se obično dobiva nizom procesa uključujući pulpiranje, izbjeljivanje i pročišćavanje. Na primjer, drvna pulpa se može dobiti mehaničkim ili kemijskim procesima celuloze nakon čega slijedi izbjeljivanje hlorom ili vodikovim peroksidom kako bi se uklonile nečistoće i lignin.

2. Aktivacija celuloze:
Jednom kada je celuloza ekstrahirana, potrebno ju je aktivirati kako bi se olakšalo uvođenje karboksimetil grupa. Aktivacija se obično postiže tretiranjem celuloze alkalijama kao što je natrijum hidroksid (NaOH) ili natrijum karbonat (Na2CO3) pod kontrolisanim uslovima temperature i pritiska. Alkalna obrada nabubri celulozna vlakna i povećava njihovu reaktivnost razbijanjem intra i intermolekularnih vodoničnih veza.

3. Reakcija karboksimetilacije:
Aktivirana celuloza se zatim podvrgava reakciji karboksimetilacije gdje se karboksimetil grupe (-CH2COOH) uvode u hidroksilne grupe celuloznih lanaca. Ova reakcija se obično izvodi reakcijom aktivirane celuloze sa natrijum monokloroacetatom (SMCA) u prisustvu alkalnog katalizatora kao što je natrijum hidroksid (NaOH). Reakcija se može predstaviti na sljedeći način:

Celuloza + hloroctena kiselina → karboksimetil celuloza + NaCl

Reakcioni uslovi uključujući temperaturu, vreme reakcije, koncentraciju reagensa i pH pažljivo se kontrolišu kako bi se obezbedio visok prinos i željeni stepen supstitucije (DS) koji se odnosi na prosečan broj karboksimetil grupa uvedenih po jedinici glukoze celuloznog lanca.

4. Neutralizacija i pranje:
Nakon reakcije karboksimetilacije, rezultirajuća karboksimetil celuloza se neutralizira kako bi se uklonio višak lužine i neizreagovane hloroctene kiseline. Ovo se obično postiže ispiranjem proizvoda vodom ili razrijeđenom kiselinom, nakon čega slijedi filtracija da se odvoji čvrsti CMC iz reakcione smjese.

5. Pročišćavanje:
Pročišćeni CMC se zatim ispere vodom više puta kako bi se uklonile nečistoće kao što su soli, neizreagirani reagensi i nusproizvodi. Filtracija ili centrifugiranje se mogu koristiti za odvajanje pročišćene CMC od vode za pranje.

6. Sušenje:
Konačno, pročišćena karboksimetil celuloza se suši kako bi se uklonila zaostala vlaga i dobio željeni proizvod u obliku suhog praha ili granula. Sušenje se može postići različitim metodama kao što su sušenje na zraku, sušenje u vakuumu ili sušenje raspršivanjem ovisno o željenim karakteristikama konačnog proizvoda.

7. Karakterizacija i kontrola kvaliteta:
OsušeniCMCproizvod se podvrgava različitim tehnikama karakterizacije kao što su infracrvena spektroskopija Fourier transformacije (FTIR), nuklearna magnetna rezonanca (NMR) i mjerenja viskoziteta kako bi se potvrdila njegova hemijska struktura, stepen supstitucije, molekulska težina i čistoća. Testovi kontrole kvaliteta se također provode kako bi se osiguralo da proizvod ispunjava tražene specifikacije za predviđene primjene.

priprema karboksimetil celuloze uključuje nekoliko koraka uključujući ekstrakciju celuloze iz prirodnih izvora, aktivaciju, reakciju karboksimetilacije, neutralizaciju, pročišćavanje, sušenje i karakterizaciju. Svaki korak zahtijeva pažljivu kontrolu uvjeta i parametara reakcije kako bi se postigao visok prinos, željeni stepen zamjene i kvalitet konačnog proizvoda. CMC je polimer koji se široko koristi s različitim primjenama zbog svojih jedinstvenih svojstava i svestranosti.