Preparo de karboximetila celulozo

Karboximetil -celulozo (CMC)estas vershava akvorezista polimero derivita de celulozo, kiu estas natura polisakarido trovita en plantaj ĉelaj muroj. CMC trovas vastajn aplikojn en diversaj industrioj inkluzive de manĝaĵoj, farmaciaĵoj, kosmetikaĵoj, tekstiloj, papero kaj multaj aliaj pro ĝiaj unikaj proprietoj kiel dikigado, stabiligo, ligado, filmado kaj retenado de akvo. La preparado de CMC implikas plurajn paŝojn komencantajn de la eltiro de celulozo el naturaj fontoj sekvataj de ĝia modifo por enkonduki karboximetilajn grupojn.

1. Eltiro de celulozo:
La unua paŝo en la preparado de CMC estas la eltiro de celulozo el naturaj fontoj kiel ligno -pulpo, kotonaj tegmentoj aŭ aliaj plantaj fibroj. La celulozo estas tipe akirita per serio de procezoj inkluzive de pulpado, blankigo kaj purigo. Ekzemple, ligna pulpo povas esti akirita per mekanikaj aŭ kemiaj pulpaj procezoj sekvataj de blankigo kun kloro aŭ hidrogena peroksido por forigi malpuraĵojn kaj ligninon.

2. Aktivigo de celulozo:
Post kiam celulozo estas ĉerpita, ĝi devas esti aktivigita por faciligi la enkondukon de karboximetilaj grupoj. Aktivigo estas kutime atingita per traktado de celulozo kun alkaloj kiel natria hidroksido (NaOH) aŭ natria karbonato (Na2CO3) sub kontrolitaj kondiĉoj de temperaturo kaj premo. Alkala traktado ŝvelas la celulozajn fibrojn kaj pliigas ilian reaktivecon rompante intra kaj intermolekulajn hidrogenajn ligojn.

3. Karboximetila reago:
La aktivigita celulozo tiam estas submetita al la karboximetila reago, kie karboximetilaj grupoj (-CH2COOH) estas enkondukitaj sur la hidroksilajn grupojn de la ĉelosaj ĉenoj. Ĉi tiu reago estas tipe efektivigita reagante la aktivigitan celulozon kun natria monokloroacetato (SMCA) en ĉeesto de alkala katalizilo kiel natria hidroksido (NaOH). La reago povas esti reprezentita jene:

Celulozo + kloroacetika acido → karboximetil -celulozo + NaCl

La reagaj kondiĉoj inkluzive de temperaturo, reaga tempo, koncentriĝo de reagiloj kaj pH estas zorge kontrolitaj por certigi altan rendimenton kaj deziratan gradon de anstataŭigo (DS), kiu rilatas al la averaĝa nombro de karboximetilaj grupoj enkondukitaj per glukoza unuo de celuloza ĉeno.

4. Neŭtraligo kaj lavado:
Post la karboximetila reago, la rezulta karboximetil -celulozo estas neŭtraligita por forigi troajn alkalojn kaj nereakciitan kloroacetan acidon. Ĉi tio estas tipe atingita per lavado de la produkto per akvo aŭ diluita acida solvo sekvita per filtrado por disigi la solidan CMC de la reakcia miksaĵo.

5. Purigo:
La purigita CMC tiam estas lavita per akvo multfoje por forigi malpuraĵojn kiel saloj, nereagitaj reagentoj kaj kromproduktoj. Filtrado aŭ centrifugado povas esti uzataj por disigi la purigitan CMC de la lavita akvo.

6. Sekigado:
Fine, la purigita karboximetila celulozo estas sekigita por forigi postrestan humidon kaj akiri la deziratan produkton en formo de seka pulvoro aŭ granuloj. Sekigado povas esti realigita uzante diversajn metodojn kiel aera sekigado, vakua sekigado aŭ ŝprucado depende de la dezirataj trajtoj de la fina produkto.

7. Karakterizado kaj kvalito -kontrolo:
La sekigitaCMCProdukto estas submetita al diversaj karakterizaj teknikoj kiel ekzemple Fourier -transforma infraruĝa spektroskopio (FTIR), nuklea magneta resono (NMR), kaj viskozecaj mezuradoj por konfirmi ĝian kemian strukturon, gradon de anstataŭado, molekula pezo kaj pureco. Testoj pri kvalito -kontrolo ankaŭ estas faritaj por certigi, ke la produkto plenumas la postulatajn specifojn por siaj celitaj aplikoj.

La preparado de karboximetil -celulozo implikas plurajn paŝojn inkluzive de la eltiro de celulozo el naturaj fontoj, aktivigo, karboximetila reago, neŭtraligo, purigo, sekigado kaj karakterizado. Ĉiu paŝo postulas zorgeman kontrolon de reagaj kondiĉoj kaj parametroj por atingi altan rendimenton, deziratan gradon de anstataŭigo kaj kvaliton de la fina produkto. CMC estas vaste uzata polimero kun diversaj aplikoj pro ĝiaj unikaj proprietoj kaj versatileco.