ჰიდროქსიეთილ ცელულოზის მომზადება

ჰიდროქსიეთილის ცელულოზა (HEC) არის ცელულოზისგან მიღებული არაიონური, წყალში ხსნადი პოლიმერი, მცენარეთა უჯრედის კედლებში ნაპოვნი ბუნებრივი პოლიმერი. იგი ფართოდ გამოიყენება სხვადასხვა ინდუსტრიებში, მათ შორის ფარმაცევტულ პროდუქტებზე, კოსმეტიკურ საშუალებებში, საღებავებსა და ადჰეზივებში, მისი შესანიშნავი გასქელება, ფილმის ფორმირების და რევოლოგიური თვისებების გამო. ჰიდროქსიეთილ ცელულოზის მომზადება გულისხმობს ცელულოზის ეთერიფიკაციას ეთილენის ოქსიდთან ტუტე პირობებში. ეს პროცესი შეიძლება დაიყოს რამდენიმე მნიშვნელოვან ნაბიჯად: ცელულოზის გამწმენდი, ტუტე, ეთერიფიკაცია, ნეიტრალიზაცია, სარეცხი და გაშრობა.

1. ცელულოზის გამწმენდი
ჰიდროქსიეთილ ცელულოზის მომზადების პირველი ნაბიჯი არის ცელულოზის გაწმენდა, რომელიც, როგორც წესი, ხის რბილიდან ან ბამბის ლინტერებისგან არის მიღებული. ნედლეული ცელულოზა შეიცავს ისეთ მინარევებს, როგორიცაა ლინგინი, ჰემცელულოზა და სხვა ექსტრაქტები, რომლებიც უნდა მოიხსნას ქიმიური მოდიფიკაციისთვის შესაფერისი მაღალი სიწმინდის ცელულოზის მისაღებად.

ნაბიჯები ჩართული:

მექანიკური დამუშავება: ნედლეული ცელულოზა მექანიკურად დამუშავებულია მისი ზომის შესამცირებლად და მისი ზედაპირის გასაზრდელად, რაც ხელს უწყობს შემდგომ ქიმიურ მკურნალობას.
ქიმიური მკურნალობა: ცელულოზას მკურნალობენ ქიმიკატებით, როგორიცაა ნატრიუმის ჰიდროქსიდი (NaOH) და ნატრიუმის სულფიტა (Na2SO3), რათა დაანგრიონ ლიგინი და ჰემელელულოზა, რასაც მოჰყვება სარეცხი და გაუფერულება, ნარჩენი მინარევების მოსაშორებლად და თეთრი, ბოჭკოვანი ცელულოზის მისაღებად.

2. ტუტე
გაწმენდილი ცელულოზა შემდეგ ტუტეა, რომ გააქტიურდეს იგი ეთერიფიკაციის რეაქციისთვის. ეს გულისხმობს ცელულოზის მკურნალობას ნატრიუმის ჰიდროქსიდის წყალხსნარი.

რეაქცია:
ცელულოზა+NaOH → ალკალის ცელულოზა

პროცედურა:

ცელულოზა შეჩერებულია წყალში, ხოლო ნატრიუმის ჰიდროქსიდის ხსნარი ემატება. NaOH- ის კონცენტრაცია, როგორც წესი, მერყეობს 10-30%-დან, ხოლო რეაქცია ხორციელდება ტემპერატურაზე 20-40 ° C- მდე.
ნარევი აურიეთ, რათა უზრუნველყოს ტუტეების ერთგვაროვანი შეწოვა, რაც იწვევს ტუტე ცელულოზის წარმოქმნას. ეს შუამავალი უფრო რეაქტიულია ეთილენის ოქსიდის მიმართ, რაც ხელს უწყობს ეთერიფიკაციის პროცესს.

3. ეთერიფიკაცია
ჰიდროქსიეთილ ცელულოზის მომზადების საკვანძო ნაბიჯი არის ტუტე ცელულოზის ეთერიფიკაცია ეთილენის ოქსიდთან. ეს რეაქცია ჰიდროქსიეთილის ჯგუფებს (-CH2CH2OH) ცელულოზის ხერხემულში შემოიტანს, რაც მას წყალში ხსნადი გახდება.

რეაქცია:
ტუტე ცელულოზა+ეთილენის ოქსიდი → ჰიდროქსიეთილ ცელულოზა+NaOH

პროცედურა:

ეთილენის ოქსიდი ემატება ტუტე ცელულოზას, ან ჯგუფის ან უწყვეტი პროცესში. რეაქცია, როგორც წესი, ტარდება ავტოკლავში ან წნევის რეაქტორში.
რეაქციის პირობები, მათ შორის ტემპერატურა (50-100 ° C) და წნევა (1-5 ატმოსფერო), ფრთხილად კონტროლდება ჰიდროქსიეთილის ჯგუფების ოპტიმალური ჩანაცვლების უზრუნველსაყოფად. ჩანაცვლების ხარისხი (DS) და მოლური ჩანაცვლება (MS) არის მნიშვნელოვანი პარამეტრები, რომლებიც გავლენას ახდენენ საბოლოო პროდუქტის თვისებებზე.

4. ნეიტრალიზაცია
ეთერიფიკაციის რეაქციის შემდეგ, ნარევი შეიცავს ჰიდროქსიეთილის ცელულოზას და ნარჩენების ნატრიუმის ჰიდროქსიდს. შემდეგი ნაბიჯი არის ნეიტრალიზაცია, სადაც ჭარბი ტუტე ნეიტრალიზებულია მჟავას, ჩვეულებრივ ძმარმჟავას (CH3COOH) ან ჰიდროქლორინის მჟავას (HCl) გამოყენებით.

რეაქცია: NaOH+HCl → NaCl+H2O

პროცედურა:

მჟავა ნელ -ნელა ემატება რეაქციის ნარევში კონტროლირებად პირობებში, რათა თავიდან აიცილოს ზედმეტი სითბო და თავიდან აიცილოს ჰიდროქსიეთილ ცელულოზის დეგრადაცია.
ნეიტრალიზებული ნარევი შემდეგ ექვემდებარება pH- ის კორექტირებას, რათა ის სასურველი დიაპაზონის ფარგლებშია, როგორც წესი, ნეიტრალური pH- ის გარშემო (6-8).
5. სარეცხი
ნეიტრალიზაციის შემდეგ, პროდუქტი უნდა დაიბანოთ მარილებისა და სხვა ქვეპროდუქტების მოსაშორებლად. ეს ნაბიჯი გადამწყვეტი მნიშვნელობა აქვს სუფთა ჰიდროქსიეთილ ცელულოზის მისაღებად.

პროცედურა:

რეაქციის ნარევი განზავებულია წყლით, ხოლო ჰიდროქსიეთილის ცელულოზა გამოყოფილია ფილტრაციით ან ცენტრიფუგაციით.
განცალკევებული ჰიდროქსიეთილის ცელულოზა არაერთხელ არის გარეცხილი დიონიზირებული წყლით, ნარჩენი მარილებისა და მინარევების მოსაშორებლად. სარეცხი პროცესი გრძელდება მანამ, სანამ სარეცხი წყალი არ მიაღწევს განსაზღვრულ გამტარობას, რაც მიუთითებს ხსნადი მინარევების მოცილებაზე.
6. გაშრობა
ჰიდროქსიეთილის ცელულოზის მომზადების საბოლოო ნაბიჯი საშრობი. ეს ნაბიჯი ხსნის ჭარბი წყლით, გამოიმუშავებს მშრალ, ფხვნილ პროდუქტს, რომელიც შესაფერისია სხვადასხვა პროგრამებისთვის.

პროცედურა:

გარეცხილი ჰიდროქსიეთილის ცელულოზა ვრცელდება საშრობი უჯრებზე ან გადის საშრობი გვირაბის საშუალებით. საშრობი ტემპერატურა საგულდაგულოდ კონტროლდება თერმული დეგრადაციის თავიდან ასაცილებლად, ჩვეულებრივ, 50-80 ° C- დან.
ალტერნატიულად, სპრეის საშრობი შეიძლება გამოყენებულ იქნას სწრაფი და ეფექტური საშრობი. სპრეის გაშრობისას, წყალხსნარი ჰიდროქსიეთილის ცელულოზის ხსნარი ატომურია წვრილ წვეთებად და ხმელი ცხელი ჰაერის ნაკადში, რის შედეგადაც ხდება წვრილი ფხვნილი.
გამხმარი პროდუქტი შემდეგ დაფარულია ნაწილაკების სასურველ ზომამდე და შეფუთულია შენახვისა და განაწილებისთვის.
ხარისხის კონტროლი და პროგრამები
მომზადების პროცესში, ხარისხის კონტროლის მკაცრი ზომები ხორციელდება ჰიდროქსიეთილის ცელულოზის თანმიმდევრულობისა და ხარისხის უზრუნველსაყოფად. რეგულარულად აკვირდება ძირითადი პარამეტრები, როგორიცაა სიბლანტე, ჩანაცვლების ხარისხი, ტენიანობის შემცველობა და ნაწილაკების ზომა.

პროგრამები:

ფარმაცევტული საშუალებები: გამოიყენება როგორც გასქელება აგენტი, შემკვრელი და სტაბილიზატორი ფორმულირებებში, როგორიცაა ტაბლეტები, შეჩერებები და მალამოები.
კოსმეტიკა: უზრუნველყოფს სიბლანტეს და ტექსტურას ისეთი პროდუქტებისთვის, როგორიცაა კრემები, ლოსიონები და შამპუნები.
საღებავები და საიზოლაციო მასალები: მოქმედებს როგორც გასქელება და რევოლოგიის მოდიფიკატორი, პროგრამის თვისებების გაუმჯობესება და საღებავების სტაბილურობა.
კვების მრეწველობა: ფუნქციონირებს როგორც გასქელება, სტაბილიზატორი და ემულგატორები სხვადასხვა საკვების პროდუქტებში.

ჰიდროქსიეთილ ცელულოზის მომზადება მოიცავს კარგად განსაზღვრული ქიმიური და მექანიკური პროცესების სერიას, რომლებიც მიზნად ისახავს ცელულოზის მოდიფიცირებას ჰიდროქსიეთილის ჯგუფების დანერგვაში. თითოეული ნაბიჯი, ცელულოზის გაწმენდისაგან საშრობამდე, გადამწყვეტი მნიშვნელობა აქვს საბოლოო პროდუქტის ხარისხისა და ფუნქციონირების განსაზღვრაში. ჰიდროქსიეთილის ცელულოზის მრავალმხრივი თვისებები მას ფასდაუდებელ ინგრედიენტად აქცევს მრავალ ინდუსტრიაში, რაც ხაზს უსვამს ზუსტი წარმოების პრაქტიკის მნიშვნელობას სხვადასხვა პროგრამების სპეციფიკური მოთხოვნების დასაკმაყოფილებლად.