카르복시 메틸 셀룰로오스의 제조

카르복시 메틸 셀룰로오스 (CMC)셀룰로오스로부터 유래 된 다목적 수용성 중합체이며, 이는 식물 세포벽에서 발견되는 천연 다당류이다. CMC는 식품, 제약, 화장품, 섬유, 종이 등을 포함한 다양한 산업에서 광범위한 응용 분야를 발견합니다. CMC의 제조는 천연 공급원으로부터 셀룰로오스의 추출에서 시작하여 카르복시 메틸 그룹을 도입하기 위해 변형 된 몇 단계를 포함한다.

1. 셀룰로오스 추출 :
CMC 제조의 첫 번째 단계는 목재 펄프, 면화 린터 또는 기타 식물 섬유와 같은 천연 공급원으로부터 셀룰로오스를 추출하는 것입니다. 셀룰로오스는 전형적으로 펄프 핑, 표백 및 정제를 포함한 일련의 과정을 통해 얻어진다. 예를 들어, 목재 펄프는 기계적 또는 화학적 펄프 핑 공정에 의해 얻어 질 수 있으며, 염소 또는 과산화수소로 표백하여 불순물과 리그닌을 제거 할 수 있습니다.

2. 셀룰로오스의 활성화 :
셀룰로오스가 추출되면, 카르복시 메틸기의 도입을 용이하게하기 위해 활성화되어야한다. 활성화는 일반적으로 온도 및 압력의 제어 조건 하에서 수산화 나트륨 (NAOH) 또는 탄산나트륨 (NA2CO3)과 같은 알칼리로 셀룰로오스를 처리함으로써 달성된다. 알칼리 처리는 셀룰로오스 섬유를 팽창시키고 내부 및 분자간 수소 결합을 파괴하여 반응성을 증가시킨다.

3. 카르복시 메틸화 반응 :
이어서, 활성화 된 셀룰로스는 카르복시 메틸 그룹 (-CH2COOH)이 셀룰로오스 사슬의 하이드 록실기 상에 도입되는 카르복시 메틸화 반응에 적용된다. 이 반응은 전형적으로 수산화 나트륨 (NAOH)과 같은 알칼리성 촉매의 존재하에 활성화 된 셀룰로오스와 나트륨 모노 클로로 아세테이트 (SMCA)를 반응함으로써 수행된다. 반응은 다음과 같이 표현 될 수 있습니다.

셀룰로오스 + 클로로 아세트산 → 카르복시 메틸 셀룰로오스 + NaCl

온도, 반응 시간, 시약 농도 및 pH를 포함한 반응 조건은 셀룰로오스 사슬의 포도당 단위 당 도입 된 카르복시 메틸 그룹의 평균 수를 지칭하는 높은 수율 및 원하는 대체 (DS)를 보장하기 위해 신중하게 제어된다.

4. 중화 및 세척 :
카르복시 메틸화 반응 후, 생성 된 카르복시 메틸 셀룰로오스는 과량의 알칼리 및 반응되지 않은 클로로 아세트산을 제거하기 위해 중화된다. 이는 전형적으로 물 또는 희석산 용액으로 생성물을 세척 한 후 여과하여 고체 CMC를 반응 혼합물로부터 분리함으로써 달성된다.

5. 정화 :
이어서, 정제 된 CMC를 물로 여러 번 세척하여 염, 반응되지 않은 시약 및 부산물과 같은 불순물을 제거한다. 정제 된 CMC를 세척수로부터 분리하기 위해 여과 또는 원심 분리가 사용될 수있다.

6. 건조 :
마지막으로, 정제 된 카르복시 메틸 셀룰로오스는 건조되어 잔류 수분을 제거하고 건조 분말 또는 과립 형태로 원하는 생성물을 얻습니다. 최종 제품의 원하는 특성에 따라 공기 건조, 진공 건조 또는 분무 건조와 같은 다양한 방법을 사용하여 건조를 달성 할 수 있습니다.

7. 특성화 및 품질 관리 :
건조CMC생성물은 푸리에 변환 적외선 분광법 (FTIR), 핵 자기 공명 (NMR) 및 점도 측정과 같은 다양한 특성화 기술을 적용하여 화학 구조, 치환 정도, 분자량 및 순도를 확인합니다. 품질 관리 테스트는 또한 제품이 의도 된 응용 프로그램에 필요한 사양을 충족하도록하기 위해 수행됩니다.

카르복시 메틸 셀룰로오스의 제조는 천연 공급원으로부터의 셀룰로오스 추출, 활성화, 카르복시 메틸화 반응, 중화, 정제, 건조 및 특성을 포함한 여러 단계를 포함한다. 각 단계는 반응 조건 및 파라미터를 신중하게 제어하여 높은 수율, 원하는 대체 정도 및 최종 생성물의 품질을 달성해야합니다. CMC는 고유 한 특성과 다양성으로 인해 다양한 응용 분야를 갖는 널리 사용되는 중합체입니다.