हाइड्रॉक्सीथाइल सेल्यूलोज की तैयारी

हाइड्रॉक्सीथाइल सेल्यूलोज (एचईसी) एक गैर-आयनिक, पानी में घुलनशील बहुलक है जो सेल्यूलोज से प्राप्त होता है, जो पौधों की कोशिका की दीवारों में पाया जाने वाला एक प्राकृतिक बहुलक है। इसका उपयोग विभिन्न उद्योगों में किया जाता है, जिसमें फार्मास्यूटिकल्स, सौंदर्य प्रसाधन, पेंट और चिपकने वाले शामिल हैं, इसके उत्कृष्ट मोटेपन, फिल्म-गठन और रियोलॉजिकल गुणों के कारण। हाइड्रॉक्सीथाइल सेल्यूलोज की तैयारी में क्षारीय परिस्थितियों में एथिलीन ऑक्साइड के साथ सेलुलोज का ईथरीकरण शामिल है। इस प्रक्रिया को कई प्रमुख चरणों में तोड़ा जा सकता है: सेल्यूलोज शोधन, क्षारीकरण, ईथरिफिकेशन, न्यूट्रलाइजेशन, वाशिंग और सुखाने।

1। सेल्यूलोज शुद्धि
हाइड्रॉक्सीथाइल सेल्यूलोज की तैयारी में पहला कदम सेल्यूलोज की शुद्धि है, जो आमतौर पर लकड़ी के लुगदी या सूती लाइनर्स से प्राप्त होता है। कच्चे सेल्यूलोज में लिग्निन, हेमिकेलुलोज, और अन्य अर्क जैसी अशुद्धियां होती हैं जिन्हें रासायनिक संशोधन के लिए उपयुक्त उच्च शुद्धता सेल्यूलोज प्राप्त करने के लिए हटाया जाना चाहिए।

इसमें शामिल कदम:

मैकेनिकल प्रोसेसिंग: कच्चे सेल्यूलोज को इसके आकार को कम करने और उसके सतह क्षेत्र को बढ़ाने के लिए यांत्रिक रूप से संसाधित किया जाता है, जो बाद के रासायनिक उपचारों की सुविधा प्रदान करता है।
रासायनिक उपचार: सेल्यूलोज का इलाज सोडियम हाइड्रॉक्साइड (NAOH) और सोडियम सल्फाइट (NA2SO3) जैसे रसायनों के साथ किया जाता है, जो लिग्निन और हेमिकेलुलोज को तोड़ने के लिए, इसके बाद अवशिष्ट अशुद्धियों को हटाने और एक सफेद, रेशेदार सेलुलोज प्राप्त करने के लिए धोने और ब्लीचिंग के बाद।

2। क्षारीकरण
शुद्ध सेल्यूलोज तब ईथरिफिकेशन प्रतिक्रिया के लिए इसे सक्रिय करने के लिए क्षारीय है। इसमें सोडियम हाइड्रॉक्साइड के जलीय घोल के साथ सेल्यूलोज का इलाज करना शामिल है।

प्रतिक्रिया:
सेल्यूलोज+NaOH → क्षार सेल्यूलोज

प्रक्रिया:

सेल्यूलोज को पानी में निलंबित कर दिया जाता है, और सोडियम हाइड्रॉक्साइड समाधान जोड़ा जाता है। NaOH की एकाग्रता आमतौर पर 10-30%से होती है, और प्रतिक्रिया 20-40 ° C के बीच तापमान पर की जाती है।
मिश्रण को क्षार के समान अवशोषण सुनिश्चित करने के लिए उभारा जाता है, जिससे क्षार सेल्यूलोज का गठन होता है। यह मध्यवर्ती एथिलीन ऑक्साइड के प्रति अधिक प्रतिक्रियाशील है, ईथरिफिकेशन प्रक्रिया को सुविधाजनक बनाता है।

3। ईथरिफिकेशन
हाइड्रॉक्सीथाइल सेल्यूलोज की तैयारी में महत्वपूर्ण कदम एथिलीन ऑक्साइड के साथ क्षार सेल्यूलोज का ईथरिफिकेशन है। यह प्रतिक्रिया सेल्यूलोज बैकबोन में हाइड्रॉक्सीथाइल समूह (-CH2CH2OH) का परिचय देती है, जिससे यह पानी में घुलनशील हो जाता है।

प्रतिक्रिया:
क्षार सेल्यूलोज+एथिलीन ऑक्साइड → हाइड्रॉक्सीथाइल सेल्यूलोज+NAOH

प्रक्रिया:

एथिलीन ऑक्साइड को क्षार सेल्यूलोज में जोड़ा जाता है, या तो एक बैच या निरंतर प्रक्रिया में। प्रतिक्रिया आमतौर पर एक ऑटोक्लेव या दबाव रिएक्टर में आयोजित की जाती है।
तापमान (50-100 डिग्री सेल्सियस) और दबाव (1-5 एटीएम) सहित प्रतिक्रिया की स्थिति, हाइड्रॉक्सीथाइल समूहों के इष्टतम प्रतिस्थापन को सुनिश्चित करने के लिए सावधानीपूर्वक नियंत्रित की जाती है। प्रतिस्थापन (डीएस) और दाढ़ प्रतिस्थापन (एमएस) की डिग्री महत्वपूर्ण पैरामीटर हैं जो अंतिम उत्पाद के गुणों को प्रभावित करते हैं।

4। तटस्थता
ईथरिफिकेशन प्रतिक्रिया के बाद, मिश्रण में हाइड्रॉक्सीथाइल सेल्यूलोज और अवशिष्ट सोडियम हाइड्रॉक्साइड होता है। अगला चरण तटस्थता है, जहां अतिरिक्त क्षार को एक एसिड का उपयोग करके बेअसर किया जाता है, आमतौर पर एसिटिक एसिड (CH3COOH) या हाइड्रोक्लोरिक एसिड (HCL)।

प्रतिक्रिया: NaOH+HCl → NaCl+H2O

प्रक्रिया:

अत्यधिक गर्मी से बचने और हाइड्रॉक्सीथाइल सेल्यूलोज के क्षरण को रोकने के लिए नियंत्रित परिस्थितियों में एसिड को धीरे -धीरे प्रतिक्रिया मिश्रण में जोड़ा जाता है।
तटस्थ मिश्रण को तब पीएच समायोजन के अधीन किया जाता है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि यह वांछित सीमा के भीतर है, आमतौर पर तटस्थ पीएच (6-8) के आसपास।
5। धोना
तटस्थता के बाद, लवण और अन्य उप-उत्पादों को हटाने के लिए उत्पाद को धोया जाना चाहिए। यह कदम शुद्ध हाइड्रॉक्सीथाइल सेल्यूलोज प्राप्त करने के लिए महत्वपूर्ण है।

प्रक्रिया:

प्रतिक्रिया मिश्रण पानी के साथ पतला होता है, और हाइड्रॉक्सीथाइल सेल्यूलोज को निस्पंदन या सेंट्रीफ्यूजेशन द्वारा अलग किया जाता है।
अलग -अलग हाइड्रॉक्सीथाइल सेलूलोज़ को बार -बार अवशिष्ट लवण और अशुद्धियों को हटाने के लिए विआयनीकृत पानी से धोया जाता है। धोने की प्रक्रिया तब तक जारी रहती है जब तक कि वॉश पानी एक निर्दिष्ट चालकता तक नहीं पहुंचता, घुलनशील अशुद्धियों को हटाने का संकेत देता है।
6। सुखाना
हाइड्रॉक्सीथाइल सेल्यूलोज की तैयारी में अंतिम चरण सूख रहा है। यह कदम अतिरिक्त पानी को हटा देता है, विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त सूखे, पाउडर उत्पाद की उपज देता है।

प्रक्रिया:

धोया हाइड्रॉक्सीथाइल सेल्यूलोज सूखने वाले ट्रे पर फैलता है या एक सुखाने वाली सुरंग के माध्यम से व्यक्त किया जाता है। थर्मल गिरावट से बचने के लिए सुखाने के तापमान को सावधानीपूर्वक नियंत्रित किया जाता है, आमतौर पर 50-80 डिग्री सेल्सियस से लेकर।
वैकल्पिक रूप से, स्प्रे सुखाने का उपयोग तेजी से और कुशल सुखाने के लिए किया जा सकता है। स्प्रे सुखाने में, जलीय हाइड्रॉक्सीथाइल सेल्यूलोज समाधान को ठीक बूंदों में परमाणु किया जाता है और एक गर्म हवा की धारा में सूख जाता है, जिसके परिणामस्वरूप एक अच्छा पाउडर होता है।
सूखे उत्पाद को तब वांछित कण आकार के लिए मिलाया जाता है और भंडारण और वितरण के लिए पैक किया जाता है।
गुणवत्ता नियंत्रण और अनुप्रयोग
तैयारी प्रक्रिया के दौरान, हाइड्रॉक्सीथाइल सेल्यूलोज की स्थिरता और गुणवत्ता सुनिश्चित करने के लिए कठोर गुणवत्ता नियंत्रण उपायों को लागू किया जाता है। चिपचिपाहट, प्रतिस्थापन की डिग्री, नमी सामग्री और कण आकार जैसे प्रमुख मापदंडों की नियमित रूप से निगरानी की जाती है।

आवेदन:

फार्मास्यूटिकल्स: टैबलेट, सस्पेंशन और मलहम जैसे योगों में एक मोटा एजेंट, बाइंडर और स्टेबलाइजर के रूप में उपयोग किया जाता है।
कॉस्मेटिक्स: क्रीम, लोशन और शैंपू जैसे उत्पादों को चिपचिपाहट और बनावट प्रदान करता है।
पेंट्स और कोटिंग्स: एक मोटी और रियोलॉजी संशोधक के रूप में कार्य करता है, अनुप्रयोग गुणों और पेंट की स्थिरता में सुधार करता है।
खाद्य उद्योग: विभिन्न खाद्य उत्पादों में एक मोटा, स्टेबलाइजर और पायसीकारक के रूप में कार्य करता है।

हाइड्रॉक्सीथाइल सेल्यूलोज की तैयारी में हाइड्रॉक्सीथाइल समूहों को पेश करने के लिए सेल्यूलोज को संशोधित करने के उद्देश्य से अच्छी तरह से परिभाषित रासायनिक और यांत्रिक प्रक्रियाओं की एक श्रृंखला शामिल है। सेल्यूलोज शुद्धि से लेकर सुखाने तक प्रत्येक कदम, अंतिम उत्पाद की गुणवत्ता और कार्यक्षमता का निर्धारण करने में महत्वपूर्ण है। हाइड्रॉक्सीथाइल सेल्यूलोज के बहुमुखी गुण इसे कई उद्योगों में एक अमूल्य घटक बनाते हैं, जो विभिन्न अनुप्रयोगों की विशिष्ट आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए सटीक विनिर्माण प्रथाओं के महत्व को उजागर करते हैं।