Preparado de karboksimetil-celulozo

Karboksimetilcelulozo (CMC)estas multflanka hidrosolvebla polimero derivita de celulozo, kiu estas natura polisakarido trovita en plantĉelaj muroj. CMC trovas ampleksajn aplikojn en diversaj industrioj inkluzive de manĝaĵo, medikamentoj, kosmetikaĵoj, teksaĵoj, papero, kaj multaj aliaj pro ĝiaj unikaj trajtoj kiel ekzemple dikiĝo, stabiligado, ligado, filmoformado, kaj akvoreteno. La preparado de CMC implikas plurajn ŝtupojn komencantajn de la ekstraktado de celulozo de naturaj fontoj sekvitaj per ĝia modifo por enkonduki karboksimetilgrupojn.

1. Eltiro de Celulozo:
La unua paŝo en la preparado de CMC estas la eltiro de celulozo de naturaj fontoj kiel ekzemple lignopulpo, kotonaj linteroj aŭ aliaj plantfibroj. La celulozo estas tipe akirita per serio de procezoj inkluzive de pulpado, blankigado kaj purigo. Ekzemple, lignopulpo povas esti akirita per mekanikaj aŭ kemiaj pulpaj procezoj sekvitaj per blankigado 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 karboksimetilgrupoj. Aktivigo estas kutime atingita traktante celulozon kun alkalo kiel ekzemple natria hidroksido (NaOH) aŭ natria karbonato (Na2CO3) sub kontrolitaj kondiĉoj de temperaturo kaj premo. Alkala traktado ŝveligas la celulozajn fibrojn kaj pliigas ilian reagemon rompante intra kaj intermolekulajn hidrogenajn ligojn.

3. Carboxymethylation Reago:
La aktivigita celulozo tiam estas submetita al la karboksimetiligreago kie karboksimetilgrupoj (-CH2COOH) estas enkondukitaj sur la hidroksilgrupoj de la celulozoĉenoj. Tiu reago estas tipe aranĝita reagante la aktivigitan celulozon kun natria monokloroacetato (SMCA) en la ĉeesto de alkala katalizilo kiel ekzemple natria hidroksido (NaOH). La reago povas esti reprezentita jene:

Celulozo + Kloraceta Acido → Carboxymethyl Celulozo + NaCl

La reagkondiĉoj inkluzive de temperaturo, reagtempo, koncentriĝo de reakciiloj, kaj pH estas singarde kontrolitaj por certigi altan rendimenton kaj deziratan gradon de anstataŭigo (DS) kiu rilatas al la averaĝa nombro da karboksimetilgrupoj lanĉitaj per glukoza unuo de celuloza ĉeno.

4. Neŭtraligo kaj Lavado:
Post la karboksimetila reago, la rezulta karboksimetilcelulozo estas neŭtraligita por forigi troan alkalon kaj nereagitan kloroacetacidon. Ĉi tio estas kutime atingita per lavado de la produkto kun akvo aŭ diluita acidsolvo sekvita per filtrado por apartigi la solidan CMC de la reagmiksaĵo.

5. Purigo:
La purigita CMC tiam estas lavita kun akvo plurfoje por forigi malpuraĵojn kiel ekzemple saloj, nereagaj reakciiloj kaj kromproduktoj. Filtrado aŭ centrifugado povas esti utiligitaj por apartigi la purigitan CMC de la lavakvo.

6. Sekigado:
Fine, la purigita karboksimetil-celulozo estas sekigita por forigi restan humidecon kaj akiri la deziratan produkton en formo de seka pulvoro aŭ grajnetoj. Sekigado povas esti plenumita uzante diversajn metodojn kiel aersekigado, vakua sekigado aŭ ŝprucsekigado depende de la dezirataj trajtoj de la fina produkto.

7. Karakterizado kaj Kvalita Kontrolo:
La sekigitaCMCprodukto estas submetita al diversaj karakterizaj teknikoj kiel Fourier transformita infraruĝa spektroskopio (FTIR), nuklea magneta resonanco (NMR), kaj viskozecmezuradoj por konfirmi ĝian kemian strukturon, gradon de anstataŭigo, molekula pezo kaj pureco. Kvalitkontrolaj testoj ankaŭ estas faritaj por certigi, ke la produkto plenumas la postulatajn specifojn por siaj celitaj aplikoj.

la preparado de karboksimetilcelulozo implikas plurajn ŝtupojn inkluzive de la ekstraktado de celulozo de naturaj fontoj, aktivigo, karboksimetiligreago, neŭtraligo, purigo, sekigado kaj karakterizado. Ĉiu paŝo postulas zorgeman kontrolon de reagkondiĉoj kaj parametroj por atingi altan rendimenton, deziratan gradon da anstataŭigo, kaj kvaliton de la fina produkto. CMC estas vaste uzata polimero kun diversaj aplikoj pro siaj unikaj propraĵoj kaj ĉiuflankeco.