Karboksimetil celiuliozės paruošimas

Karboksimetil celiuliozė (CMC)yra universalus vandenyje tirpus polimeras, gautas iš celiuliozės, tai yra natūralus polisacharidas, randamas augalų ląstelių sienelėse. CMC randa išsamią programą įvairiose pramonės šakose, įskaitant maistą, vaistus, kosmetiką, tekstilę, popierių ir daugelį kitų dėl savo unikalių savybių, tokių kaip sustorėjimas, stabilizavimas, surišimas, filmų formavimas ir vandens sulaikymas. CMC paruošimas apima keletą žingsnių, pradedant nuo celiuliozės ištraukimo iš natūralių šaltinių, po kurių jis modifikuojamas, kad būtų įvestos karboksimetilo grupės.

1. Celiuliozės ištraukimas:
Pirmasis CMC paruošimo žingsnis yra celiuliozės ekstrahavimas iš natūralių šaltinių, tokių kaip medienos minkštimas, medvilnės grandinės ar kiti augalų pluoštai. Celiuliozė paprastai gaunama atliekant daugybę procesų, įskaitant pulpą, balinimą ir gryninimą. Pavyzdžiui, medienos minkštimą galima gauti mechaniniais ar cheminiais plaušimo procesais, po to balinant chloru arba vandenilio peroksidu, kad būtų pašalintos priemaišos ir ligninas.

2. Celiuliozės aktyvinimas:
Ištraukus celiuliozę, ją reikia suaktyvinti, kad būtų lengviau įvesti karboksimetil grupes. Aktyvacija paprastai pasiekiama gydant celiuliozę šarmais, tokiais kaip natrio hidroksidas (NaOH) arba natrio karbonatas (Na2CO3) kontroliuojamomis temperatūros ir slėgio sąlygomis. Gydymas šarmais padidina celiuliozės pluoštus ir padidina jų reaktyvumą, sulaužant vidinius ir tarpmolekulinius vandenilio ryšius.

3. Karboksimetilinimo reakcija:
Tada aktyvuota celiuliozė patiria karboksimetilinimo reakciją, kai į celiuliozės grandinių hidroksilo grupes įvedamos karboksimetilo grupės (-Ch2COOH). Paprastai ši reakcija atliekama reaguojant į aktyvuotą celiuliozę su natrio monochloroacetato (SMCA), esant šarminiam katalizatoriui, tokiam kaip natrio hidroksidas (NaOH). Reakciją galima pavaizduoti taip:

Celiuliozė + chloroacto rūgštis → karboksimetil celiuliozė + NaCl

Reakcijos sąlygos, įskaitant temperatūrą, reakcijos laiką, reagentų koncentraciją ir pH, yra kruopščiai kontroliuojamos, kad būtų užtikrintas didelis išeiga ir norimas pakeitimo laipsnis (DS), kuris nurodo vidutinį karboksimetil grupių skaičių, įvestą kiekviename celiuliozės grandinės gliukozės vienetu.

4. Neutralizavimas ir skalbimas:
Po karboksimetilinimo reakcijos gauta karboksimetil -celiuliozė yra neutralizuojama, kad būtų pašalintas šarmo perteklius ir nesureaguojama chloroacinė rūgštis. Paprastai tai pasiekiama plaunant produktą vandeniu arba praskiesto rūgšties tirpalu, po to filtruojant, kad kietas CMC atskirtų nuo reakcijos mišinio.

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

6. Džiovinimas:
Galiausiai išgryninta karboksimetil celiuliozė džiovinama, kad būtų pašalinta likutis drėgmė ir gautas norimas produktas sausų miltelių ar granulių pavidalu. Džiovinimas gali būti atliekamas naudojant įvairius metodus, tokius kaip oro džiovinimas, vakuuminis džiovinimas arba purškimo džiovinimas, atsižvelgiant į norimas galutinio produkto savybes.

7. Charakteristika ir kokybės kontrolė:
DžiovintiCMCProduktas yra naudojami įvairiais apibūdinimo būdais, tokiais kaip Furjė transformacijos infraraudonųjų spindulių spektroskopija (FTIR), branduolinio magnetinio rezonanso (NMR) ir klampumo matavimai, kad būtų patvirtinta jo cheminė struktūra, pakeitimo laipsnis, molekulinė masė ir grynumas. Taip pat atliekami kokybės kontrolės testai, siekiant užtikrinti, kad produktas atitiktų reikiamas numatytų programų specifikacijas.

Karboksimetil -celiuliozės paruošimas apima keletą etapų, įskaitant celiuliozės ištraukimą iš natūralių šaltinių, aktyvacijos, karboksimetilinimo reakcijos, neutralizacijos, gryninimo, džiovinimo ir apibūdinimo. Kiekvienam žingsniui reikia atidžiai kontroliuoti reakcijos sąlygas ir parametrus, kad būtų pasiektas didelis derlius, norimas pakaitalų laipsnis ir galutinio produkto kokybė. CMC yra plačiai naudojamas polimeras, turintis įvairius pritaikymus dėl unikalių savybių ir universalumo.