Karboxi -metil -cellulóz előállítása

Karboxi -metil -cellulóz (CMC)A cellulózból származó sokoldalú, vízben oldódó polimer, amely a növényi sejtfalakban található természetes poliszacharid. A CMC kiterjedt alkalmazásokat talál a különféle iparágakban, beleértve az élelmiszereket, a gyógyszereket, a kozmetikumokat, a textileket, a papírt és még sokan másokat, olyan egyedi tulajdonságai miatt, mint például vastagodás, stabilizálás, kötés, filmképzés és vízmegtartás. A CMC előállítása több lépést foglal magában a cellulóz természetes forrásokból való extrahálásától kezdve, amelyet a karboxi -metilcsoportok bevezetésére irányuló módosítása követ.

1. A cellulóz extrahálása:
A CMC előállításának első lépése a cellulóz extrahálása olyan természetes forrásokból, mint a fa cellulóz, pamutszálak vagy más növényi rostok. A cellulózt általában olyan folyamatok révén nyerik, beleértve a pépzést, a fehérítést és a tisztítást. Például a fapép mechanikai vagy kémiai pépességi eljárásokkal nyerhető, majd klór vagy hidrogén -peroxiddal történő fehérítést követően a szennyeződések és a lignin eltávolítása érdekében.

2. A cellulóz aktiválása:
Miután a cellulózt extrahálják, aktiválni kell, hogy megkönnyítse a karboxi -metilcsoportok bevezetését. Az aktiválást általában úgy érik el, hogy a cellulózt lúgos, például nátrium -hidroxid (NAOH) vagy nátrium -karbonát (NA2CO3) kezelésével kezeljük, szabályozott hőmérsékleti és nyomásfeltételek mellett. Az alkáli kezelés megduzzad a cellulózszálakon, és növeli reakcióképességüket az intra- és intermolekuláris hidrogénkötések törésével.

3. Karboxi -metilációs reakció:
Az aktivált cellulózt ezután karboxi-metilezési reakciónak vetik alá, ahol a karboxi-metilcsoportokat (-CH2COOH) vezetik be a cellulóz láncok hidroxilcsoportjaiba. Ezt a reakciót általában úgy hajtják végre, hogy az aktivált cellulózt nátrium -monoklór -acetáttal (SMCA) reagálják lúgos katalizátor, például nátrium -hidroxid (NAOH) jelenlétében. A reakció a következőképpen ábrázolható:

Cellulóz + klór -ecetsav → karboxi -metil -cellulóz + NaCl

A reakcióviszonyokat, beleértve a hőmérsékletet, a reakcióidőt, a reagensek koncentrációját és a pH -t, gondosan szabályozzuk, hogy biztosítsák a magas hozamot és a kívánt szubsztitúciós fokot (DS), amely a cellulóz lánc glükóz egységénként bevezetett karboxi -metilcsoportok átlagos számára utal.

4. Semlegesítés és mosás:
A karboxi -metilezési reakció után a kapott karboxi -metil -cellulóz semlegesül, hogy eltávolítsa a felesleges lúgot és a nem reagált klór -ecetsavat. Ezt általában úgy érik el, hogy a terméket vízzel vagy híg sav -oldattal mossák, amelyet szűrés követ a szilárd CMC elválasztására a reakcióelegytől.

5. Tisztítás:
A tisztított CMC-t ezután többször mossuk vízzel, hogy eltávolítsák a szennyeződéseket, például sókat, nem reagált reagenseket és melléktermékeket. Szűrés vagy centrifugálás alkalmazható a tisztított CMC elválasztására a mosóvíztől.

6. szárítás:
Végül a tisztított karboxi -metil -cellulózt szárítjuk, hogy eltávolítsuk a maradék nedvességet és a kívánt terméket száraz por vagy granulátum formájában. A szárítást különféle módszerekkel, például levegő szárításával, vákuum szárításával vagy spray -szárításával lehet elvégezni, a végtermék kívánt jellemzőitől függően.

7. Jellemzés és minőség -ellenőrzés:
A szárítottCMCA terméket különféle jellemzési technikák, például Fourier transzformációs infravörös spektroszkópia (FTIR), nukleáris mágneses rezonancia (NMR) és viszkozitási mérések alávetik a kémiai szerkezet, a szubsztitúciós fok, a molekulatömeg és a tisztaság megerősítésére. A minőség -ellenőrzési teszteket is elvégzik annak biztosítása érdekében, hogy a termék megfeleljen a tervezett alkalmazásokhoz szükséges előírásoknak.

A karboxi -metil -cellulóz előállítása több lépést foglal magában, beleértve a cellulóz természetes forrásokból való extrahálását, aktiválást, karboxi -metilezési reakciót, semlegesítést, tisztítást, szárítást és jellemzést. Minden lépéshez a magas hozam, a kívánt helyettesítési fok és a végtermék minőségének gondos ellenőrzéséhez szükséges. A CMC egy széles körben használt polimer, különféle alkalmazásokkal, egyedi tulajdonságai és sokoldalúságának köszönhetően.