Karboksimetilceliuliozės paruošimas

Karboksimetilceliuliozė (CMC)yra universalus vandenyje tirpus polimeras, gautas iš celiuliozės, kuri yra natūralus polisacharidas, randamas augalų ląstelių sienelėse. Dėl savo unikalių savybių, tokių kaip tirštinimas, stabilizavimas, rišimas, plėvelės formavimas ir vandens sulaikymas, CMC plačiai pritaikomas įvairiose pramonės šakose, įskaitant maistą, farmaciją, kosmetiką, tekstilę, popierių ir daugelyje kitų. CMC paruošimas apima kelis etapus, pradedant nuo celiuliozės ekstrahavimo iš natūralių šaltinių, po to modifikuojant ją įvedant karboksimetilo grupes.

1. Celiuliozės ekstrahavimas:
Pirmasis CMC ruošimo žingsnis yra celiuliozės išgavimas iš natūralių šaltinių, tokių kaip medienos plaušiena, medvilnės drožlės ar kiti augaliniai pluoštai. Celiuliozė paprastai gaunama atliekant daugybę procesų, įskaitant minkštinimą, balinimą ir gryninimą. Pavyzdžiui, medienos plaušiena gali būti gaunama mechaniniu arba cheminiu celiuliozės procesu, po kurio balinama chloru arba vandenilio peroksidu, kad būtų pašalintos priemaišos ir ligninas.

2. Celiuliozės aktyvinimas:
Kai celiuliozė ekstrahuojama, ją reikia aktyvuoti, kad būtų lengviau įvesti karboksimetilo grupes. Paprastai aktyvinimas pasiekiamas apdorojant celiuliozę šarmais, tokiais kaip natrio hidroksidas (NaOH) arba natrio karbonatas (Na2CO3), kontroliuojamomis temperatūros ir slėgio sąlygomis. Apdorojimas šarmais išpučia celiuliozės pluoštus ir padidina jų reaktyvumą, nes suardoma vidinė ir tarpmolekulinė vandenilio jungtis.

3. Karboksimetilinimo reakcija:
Tada aktyvuota celiuliozė yra veikiama karboksimetilinimo reakcija, kurios metu karboksimetilo grupės (-CH2COOH) įvedamos į celiuliozės grandinių hidroksilo grupes. Ši reakcija paprastai atliekama aktyvuotai celiuliozei reaguojant su natrio monochloracetatu (SMCA), dalyvaujant šarminiam katalizatoriui, pavyzdžiui, natrio hidroksidui (NaOH). Reakciją galima pavaizduoti taip:

Celiuliozė + chloracto rūgštis → karboksimetilceliuliozė + NaCl

Reakcijos sąlygos, įskaitant temperatūrą, reakcijos laiką, reagentų koncentraciją ir pH, yra kruopščiai kontroliuojamos, kad būtų užtikrinta didelė išeiga ir pageidaujamas pakeitimo laipsnis (DS), kuris nurodo vidutinį karboksimetilo grupių skaičių, įvestą viename celiuliozės grandinės gliukozės vienete.

4. Neutralizavimas ir plovimas:
Po karboksimetilinimo reakcijos susidariusi karboksimetilceliuliozė neutralizuojama, kad būtų pašalintas šarmo perteklius ir nesureagavusi chloracto rūgštis. Paprastai tai pasiekiama plaunant produktą vandeniu arba praskiestu rūgšties tirpalu, po to filtruojant, kad būtų atskirta kieta CMC nuo reakcijos mišinio.

5. Valymas:
Tada išgrynintas CMC kelis kartus plaunamas vandeniu, kad būtų pašalintos priemaišos, tokios kaip druskos, nesureagavę reagentai ir šalutiniai produktai. Norint atskirti išgrynintą CMC nuo plovimo vandens, gali būti naudojamas filtravimas arba centrifugavimas.

6. Džiovinimas:
Galiausiai išgryninta karboksimetilceliuliozė išdžiovinama, kad būtų pašalinta likutinė drėgmė ir gaunamas norimas produktas sausų miltelių arba granulių pavidalu. Džiovinimas gali būti atliekamas naudojant įvairius metodus, tokius kaip džiovinimas oru, vakuuminis džiovinimas arba purškiamasis džiovinimas, atsižvelgiant į norimas galutinio produkto savybes.

7. Apibūdinimas ir kokybės kontrolė:
IšdžiovintiCMCProduktui taikomi įvairūs apibūdinimo metodai, tokie kaip Furjė transformacijos infraraudonųjų spindulių spektroskopija (FTIR), branduolinio magnetinio rezonanso (BMR) ir klampumo matavimai, siekiant patvirtinti jo cheminę struktūrą, pakeitimo laipsnį, molekulinę masę ir grynumą. Taip pat atliekami kokybės kontrolės testai, siekiant užtikrinti, kad gaminys atitiktų numatytas naudojimo sąlygas.

karboksimetilceliuliozės paruošimas apima kelis etapus, įskaitant celiuliozės ekstrahavimą iš natūralių šaltinių, aktyvavimą, karboksimetilinimo reakciją, neutralizavimą, gryninimą, džiovinimą ir apibūdinimą. Kiekviename etape reikia atidžiai kontroliuoti reakcijos sąlygas ir parametrus, kad būtų pasiekta didelė išeiga, pageidaujamas pakeitimo laipsnis ir galutinio produkto kokybė. Dėl savo unikalių savybių ir universalumo CMC yra plačiai naudojamas polimeras, kurio pritaikymas yra įvairus.