Karboksümetüültselluloosi ettevalmistamine

Karboksümetüültselluloos (CMC)on mitmekülgne vees lahustuv polümeer, mis on saadud tselluloosist, mis on taimerakkude seintes leiduv looduslik polüsahhariid. CMC leiab ulatuslikke rakendusi erinevates tööstusharudes, sealhulgas toidu, farmaatsiatoodete, kosmeetikatoodete, tekstiilide, paberi ja paljude teistega tänu ainulaadsetele omadustele nagu paksenemine, stabiliseerimine, sidumine, kile moodustamine ja veepeetus. CMC ettevalmistamine hõlmab mitmeid etappe, mis algavad tselluloosi ekstraheerimisest looduslikest allikatest, millele järgneb selle muutmine karboksümetüülrühmade sisseviimiseks.

1. tselluloosi ekstraheerimine:
CMC ettevalmistamise esimene samm on tselluloosi ekstraheerimine looduslikest allikatest nagu puitmaterjal, puuvillavoodrid või muudest taimekiududest. Tselluloos saadakse tavaliselt rea protsesside abil, sealhulgas tüliti, pleegitamine ja puhastamine. Näiteks võib puidu viljaliha saada mehaaniliste või keemiliste tülitamisprotsesside abil, millele järgneb lisandite ja ligniini eemaldamiseks kloori või vesinikperoksiidiga pleegitamine.

2. tselluloosi aktiveerimine:
Kui tselluloos on ekstraheeritud, tuleb see aktiveerida, et hõlbustada karboksümetüülrühmi. Aktiveerimine saavutatakse tavaliselt tselluloosi ravida leelisega, näiteks naatriumhüdroksiidi (NaOH) või naatriumkarbonaadiga (Na2CO3) kontrollitud temperatuuri ja rõhu tingimustes. Leelisravi paisub tsellulooskiudu ja suurendab nende reaktsioonivõimet, purustades sise- ja molekulidevahelisi vesiniksidemeid.

3. karboksümetüleerimise reaktsioon:
Seejärel allutatakse aktiveeritud tselluloosile karboksümetüülimisreaktsioonis, kus karboksümetüülrühmad (-Ch2COOH) viiakse tselluloosi ahelate hüdroksüülrühmadesse. See reaktsioon viiakse tavaliselt läbi aktiveeritud tselluloosi reageerimisega naatriuminokloroatsetaadiga (SMCA) aluselise katalüsaatori, näiteks naatriumhüdroksiidi (NAOH) juuresolekul. Reaktsiooni saab esitada järgmiselt:

Tselluloos + kloroäädikhape → karboksümetüültselluloos + NaCl

Reaktsioonitingimusi, sealhulgas temperatuuri, reaktsiooniaega, reagentide kontsentratsiooni ja pH -d, kontrollitakse hoolikalt, et tagada kõrge saagikuse ja soovitud asendusaste (DS), mis viitab tselluloosiahela glükoosiüksuse kohta kasutusele võetud karboksümetüülrühmade keskmisele arvule.

4. neutraliseerimine ja pesemine:
Pärast karboksümetüülimisreaktsiooni neutraliseeritakse saadud karboksümetüültselluloos, et eemaldada liigsed leelised ja reageerimata kloroäädikhape. Tavaliselt saavutatakse see toote pesemisel veega või lahjendatud happelahusega, millele järgneb filtreerimine, et eraldada tahke CMC reaktsioonisegust.

5. puhastamine:
Seejärel pestakse puhastatud CMC mitu korda veega, et eemaldada lisandid nagu soolad, reageerimata reagendid ja kõrvalsaadused. Puhastatud CMC eraldamiseks pesuveest võib kasutada filtreerimist või tsentrifuugimist.

6. kuivatamine:
Lõpuks kuivatatakse puhastatud karboksümetüültselluloos, et eemaldada jääk niiskus ja saada soovitud produkt kuiva pulbri või graanulite kujul. Kuivatamist saab teostada erinevaid meetodeid, näiteks õhu kuivatamine, vaakumi kuivatamine või pihustus kuivatamine, sõltuvalt lõpptoote soovitud omadustest.

7. iseloomustus ja kvaliteedikontroll:
KuivatatudCMCProduktil on erinevad iseloomustusmeetodid, näiteks Fourier Transformi infrapunaspektroskoopia (FTIR), tuuma magnetresonants (NMR) ja viskoossuse mõõtmised, et kinnitada selle keemilist struktuuri, asendusastet, molekulmassi ja puhtust. Samuti viiakse läbi kvaliteedikontrolli testid tagamaks, et toode vastab oma kavandatud rakenduste nõutavatele spetsifikatsioonidele.

Karboksümetüültselluloosi valmistamine hõlmab mitmeid etappe, sealhulgas tselluloosi ekstraheerimist looduslikest allikatest, aktiveerimine, karboksümetüülimisreaktsioon, neutraliseerimine, puhastamine, kuivatamine ja iseloomustamine. Iga samm nõuab reaktsioonitingimuste ja parameetrite hoolikat kontrolli, et saavutada kõrge saagikus, soovitud asendusaste ja lõpptoote kvaliteet. CMC on laialdaselt kasutatav polümeer, millel on mitmekesised rakendused tänu ainulaadsetele omadustele ja mitmekülgsusele.