კარბოქსიმეთილის ცელულოზის მომზადება

კარბოქსიმეთილის ცელულოზა (CMC)არის მრავალფეროვანი წყალში ხსნადი პოლიმერი, რომელიც წარმოიქმნება ცელულოზიდან, რომელიც არის ბუნებრივი პოლისაქარიდი, რომელიც გვხვდება მცენარეთა უჯრედების კედლებში. CMC პოულობს ფართო პროგრამებს სხვადასხვა ინდუსტრიებში, მათ შორის საკვები, ფარმაცევტული საშუალებები, კოსმეტიკური საშუალებები, ქსოვილები, ქაღალდი და მრავალი სხვა, მისი უნიკალური თვისებების გამო, როგორიცაა გასქელება, სტაბილიზაცია, სავალდებულო, ფილმის ფორმირება და წყლის შეკავება. CMC– ის მომზადება მოიცავს რამდენიმე ნაბიჯს, რომელიც იწყება ცელულოზის მოპოვებიდან ბუნებრივი წყაროებიდან, რასაც მოჰყვა მისი მოდიფიკაცია კარბოქსიმეთილის ჯგუფების დანერგვის მიზნით.

1. ცელულოზის მოპოვება:
CMC– ის მომზადების პირველი ნაბიჯი არის ცელულოზის მოპოვება ბუნებრივი წყაროებიდან, როგორიცაა ხის რბილობი, ბამბის ლიტრი ან მცენარეთა სხვა ბოჭკოები. ცელულოზა, როგორც წესი, მიიღება პროცესების სერიის მეშვეობით, მათ შორის პულპაცია, გაუფერულება და გაწმენდა. მაგალითად, ხის რბილობი შეიძლება მიიღოთ მექანიკური ან ქიმიური პულპინგის პროცესებით, რასაც მოჰყვება ქლორის ან წყალბადის ზეჟანგით გაუფერულება, მინარევებისა და ლიგინის მოსაშორებლად.

2. ცელულოზის გააქტიურება:
ცელულოზის მოპოვების შემდეგ, იგი უნდა გააქტიურდეს კარბოქსიმეთილის ჯგუფების დანერგვის გასაადვილებლად. გააქტიურება ჩვეულებრივ მიიღწევა ტუტეებით ცელულოზის მკურნალობით, როგორიცაა ნატრიუმის ჰიდროქსიდი (NAOH) ან ნატრიუმის კარბონატი (Na2CO3) ტემპერატურისა და წნევის კონტროლირებადი პირობებით. ტუტე მკურნალობა შეშუპებულია ცელულოზის ბოჭკოებზე და ზრდის მათ რეაქტიულობას ინტრა და ინტერმოლეკულური წყალბადის ობლიგაციების დარღვევით.

3. კარბოქსიმეთილაციის რეაქცია:
გააქტიურებული ცელულოზა შემდეგ ექვემდებარება კარბოქსიმეთილაციის რეაქციას, სადაც კარბოქსიმეთილის ჯგუფები (-CH2COOH) შემოღდება ცელულოზის ჯაჭვების ჰიდროქსილის ჯგუფებზე. ეს რეაქცია, როგორც წესი, ხორციელდება გააქტიურებული ცელულოზის რეაგირებით ნატრიუმის მონოქლორაცეტატით (SMCA) ტუტე კატალიზატორი, როგორიცაა ნატრიუმის ჰიდროქსიდი (NAOH). რეაქცია შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შემდეგნაირად:

ცელულოზა + ქლოროაცეტური მჟავა → კარბოქსიმეთილ ცელულოზა + NaCl

რეაქციის პირობები, მათ შორის ტემპერატურა, რეაქციის დრო, რეაგენტების კონცენტრაცია და pH, საგულდაგულოდ კონტროლდება, რათა უზრუნველყოს ჩანაცვლების მაღალი მოსავლიანობა და სასურველი ხარისხი (DS), რაც ეხება ცელულოზის ჯაჭვის გლუკოზის ერთეულზე დანერგილი კარბოქსიმეთილის ჯგუფების საშუალო რაოდენობას.

4. ნეიტრალიზაცია და სარეცხი:
კარბოქსიმეთილაციის რეაქციის შემდეგ, შედეგად მიღებული კარბოქსიმეთილის ცელულოზა ნეიტრალიზებულია ჭარბი ტუტე და არარეაქტიური ქლორაცეტური მჟავის მოსაშორებლად. ეს, როგორც წესი, მიიღწევა პროდუქტის წყლით ან განზავებული მჟავას ხსნარით, რასაც მოჰყვება ფილტრაცია, რომ გამოყოთ მყარი CMC რეაქციის ნარევიდან.

5. გაწმენდა:
გაწმენდილი CMC შემდეგ რამდენჯერმე გარეცხილია წყლით, რათა ამოიღონ მინარევები, როგორიცაა მარილები, არანორმირებული რეაგენტები და ქვეპროდუქტები. ფილტრაცია ან ცენტრიფუგა შეიძლება გამოყენებულ იქნას გაწმენდილი CMC სარეცხი წყლისგან განცალკევებისთვის.

6. გაშრობა:
დაბოლოს, გაწმენდილი კარბოქსიმეთილის ცელულოზა ხმელია ნარჩენი ტენიანობის მოსაშორებლად და სასურველი პროდუქტის მისაღებად მშრალი ფხვნილის ან გრანულების სახით. საშრობი შეიძლება განხორციელდეს სხვადასხვა მეთოდების გამოყენებით, როგორიცაა ჰაერის გაშრობა, ვაკუუმის გაშრობა ან სპრეის გაშრობა, საბოლოო პროდუქტის სასურველი მახასიათებლების მიხედვით.

7. დახასიათება და ხარისხის კონტროლი:
გამხმარიCMCპროდუქტი ექვემდებარება სხვადასხვა დახასიათების ტექნიკას, როგორიცაა Fourier გარდაქმნის ინფრაწითელი სპექტროსკოპია (FTIR), ბირთვული მაგნიტურ -რეზონანსი (NMR) და სიბლანტის გაზომვები მისი ქიმიური სტრუქტურის, ჩანაცვლების ხარისხის, მოლეკულური წონის და სიწმინდის დასადასტურებლად. ასევე ხორციელდება ხარისხის კონტროლის ტესტები იმის უზრუნველსაყოფად, რომ პროდუქტი აკმაყოფილებს საჭირო სპეციფიკაციებს მისი მიზნობრივი პროგრამებისთვის.

კარბოქსიმეთილის ცელულოზის მომზადება მოიცავს რამდენიმე ნაბიჯს, მათ შორის ცელულოზის მოპოვებას ბუნებრივი წყაროებიდან, გააქტიურებით, კარბოქსიმეთილაციის რეაქციიდან, ნეიტრალიზაციით, გაწმენდებით, საშრობით და დახასიათებით. თითოეული ნაბიჯი მოითხოვს რეაქციის პირობებსა და პარამეტრებს ფრთხილად კონტროლს, რათა მიაღწიოს მაღალი მოსავლიანობას, ჩანაცვლების სასურველ ხარისხს და საბოლოო პროდუქტის ხარისხს. CMC არის ფართოდ გამოყენებული პოლიმერი მრავალფეროვანი პროგრამებით, მისი უნიკალური თვისებებისა და მრავალფეროვნების გამო.