Undirbúningur karboxýmetýl sellulósa

Karboxýmetýl sellulósa (CMC)er fjölhæfur vatnsleysanleg fjölliða sem er fengin úr sellulósa, sem er náttúrulegt fjölsykrum sem finnast í plöntufrumuveggjum. CMC finnur umfangsmikla forrit í ýmsum atvinnugreinum, þar á meðal matvælum, lyfjum, snyrtivörum, vefnaðarvöru, pappír og mörgum öðrum vegna einstaka eiginleika þess eins og þykkingar, stöðugleika, bindingar, kvikmyndamyndunar og varðveislu vatns. Undirbúningur CMC felur í sér nokkur skref sem byrja frá útdrætti sellulósa frá náttúrulegum uppsprettum og síðan breytingum þess til að kynna karboxýmetýlhópa.

1. útdráttur sellulósa:
Fyrsta skrefið í undirbúningi CMC er útdráttur sellulósa úr náttúrulegum uppsprettum eins og viðarkvoða, bómullarlínur eða aðrar plöntutrefjar. Sellulóinn er venjulega fenginn með röð ferla, þ.mt kvoða, bleikingu og hreinsun. Til dæmis er hægt að fá tré kvoða með vélrænni eða efnafræðilegum kvoðaferlum og síðan bleikja með klór eða vetnisperoxíði til að fjarlægja óhreinindi og lignín.

2. Virkjun sellulósa:
Þegar sellulósa er dregið út þarf að virkja það til að auðvelda kynningu á karboxýmetýlhópum. Virkjun er venjulega náð með því að meðhöndla sellulósa með basa eins og natríumhýdroxíði (NaOH) eða natríumkarbónati (Na2CO3) við stjórnað skilyrði hitastigs og þrýstings. Alkalímeðferð bólgnar sellulósa trefjarnar og eykur hvarfgirni þeirra með því að brjóta innan og millivetnisbindingar.

3. Karboxýmetýlerunarviðbrögð:
Virkt sellulósa er síðan látinn verða fyrir karboxýmetýlerunarviðbrögðum þar sem karboxýmetýlhópar (-CH2COOH) eru kynntir á hýdroxýlhópum sellulósa keðjanna. Þessi viðbrögð eru venjulega framkvæmd með því að bregðast við virkjuðu sellulósa við natríum einlita (SMCA) í viðurvist basísks hvata eins og natríumhýdroxíðs (NaOH). Hægt er að tákna viðbrögðin á eftirfarandi hátt:

Sellulósa + klórósýrusýra → karboxýmetýl sellulósa + NaCl

Viðbragðsskilyrðum þ.mt hitastigi, viðbragðstími, styrkur hvarfefna og pH er stjórnað vandlega til að tryggja mikla afrakstur og æskilegt stig skipti (DS) sem vísar til meðalfjölda karboxýmetýlhópa sem kynnt var fyrir hverja glúkósaeiningu sellulósa keðju.

4. hlutleysing og þvottur:
Eftir karboxýmetýlerunarviðbrögðin er karboxýmetýl sellulósa hlutleysið til að fjarlægja umfram basa og ómakta klórósýru. Þetta er venjulega náð með því að þvo vöruna með vatni eða þynntri sýrulausn og síðan síun til að aðgreina fast CMC frá hvarfblöndunni.

5. Hreinsun:
Hreinsaða CMC er síðan þvegið með vatni margfalt til að fjarlægja óhreinindi eins og sölt, óbætt hvarfefni og aukaafurðir. Hægt er að nota síun eða skilvindu til að aðgreina hreinsaða CMC frá þvottavatninu.

6. Þurrkun:
Að lokum er hreinsað karboxýmetýl sellulósa þurrkað til að fjarlægja leifar raka og fá viðeigandi vöru í formi þurrdufts eða korns. Hægt er að ná þurrkun með ýmsum aðferðum eins og loftþurrkun, tómarúmþurrk eða úða þurrkun eftir því hvaða einkenni lokaafurðarinnar eru æskileg.

7. Einkenni og gæðaeftirlit:
ÞurrkaðirCMCVara er háð ýmsum persónusköpunaraðferðum eins og Fourier umbreyttum innrauða litrófsgreiningu (FTIR), kjarna segulómun (NMR) og seigjumælingum til að staðfesta efnafræðilega uppbyggingu, gráðu skipti, sameindarþyngd og hreinleika. Gæðaeftirlitspróf eru einnig framkvæmd til að tryggja að varan uppfylli nauðsynlegar forskriftir fyrir fyrirhugaðar forrit.

Framleiðsla á karboxýmetýl sellulósa felur í sér nokkur skref, þar með talið útdrátt sellulósa frá náttúrulegum uppsprettum, virkjun, karboxýmetýlunarviðbrögðum, hlutleysingu, hreinsun, þurrkun og einkenni. Hvert skref krefst vandaðrar stjórnunar á viðbragðsaðstæðum og breytum til að ná mikilli ávöxtun, óskaðri uppbótar og gæðum lokaafurðarinnar. CMC er víða notuð fjölliða með fjölbreytt forrit vegna einstaka eiginleika þess og fjölhæfni.