कार्बोक्सीमेथिल सेल्युलोजची तयारी

कार्बोक्सीमेथिल सेल्युलोज (सीएमसी)सेल्युलोजमधून काढलेला एक अष्टपैलू पाणी-विरघळणारा पॉलिमर आहे, जो वनस्पती पेशींच्या भिंतींमध्ये आढळणारा एक नैसर्गिक पॉलिसेकेराइड आहे. सीएमसीला जाड होणे, स्थिर करणे, बंधनकारक, चित्रपट-निर्मिती आणि पाण्याचे धारणा यासारख्या अनोख्या गुणधर्मांमुळे अन्न, फार्मास्युटिकल्स, सौंदर्यप्रसाधने, कापड, कागद आणि इतर बर्‍याच उद्योगांमध्ये विस्तृत अनुप्रयोग सापडले आहेत. सीएमसीच्या तयारीमध्ये नैसर्गिक स्त्रोतांमधून सेल्युलोजच्या काढण्यापासून सुरू होणार्‍या अनेक चरणांचा समावेश आहे आणि त्यानंतर कार्बोक्सीमेथिल गट सादर करण्यासाठी सुधारित केले जाते.

1. सेल्युलोजचा उतारा:
सीएमसीच्या तयारीची पहिली पायरी म्हणजे लाकूड लगदा, सूती लेन्टर किंवा इतर वनस्पती तंतूंसारख्या नैसर्गिक स्त्रोतांमधून सेल्युलोजची काढणे. सेल्युलोज सामान्यत: पल्पिंग, ब्लीचिंग आणि शुद्धीकरणासह प्रक्रियेच्या मालिकेद्वारे प्राप्त केले जाते. उदाहरणार्थ, लाकूड लगदा यांत्रिक किंवा रासायनिक पल्पिंग प्रक्रियेद्वारे मिळू शकतो त्यानंतर क्लोरीन किंवा हायड्रोजन पेरोक्साईडसह ब्लीचिंगद्वारे अशुद्धी आणि लिग्निन काढून टाकले जाऊ शकते.

2. सेल्युलोजचे सक्रियकरण:
एकदा सेल्युलोज काढल्यानंतर, कार्बोक्सीमेथिल गटांची ओळख सुलभ करण्यासाठी त्यास सक्रिय करणे आवश्यक आहे. तापमान आणि दबाव नियंत्रित परिस्थितीत सोडियम हायड्रॉक्साईड (एनएओएच) किंवा सोडियम कार्बोनेट (एनए 2 सीओ 3) सारख्या अल्कलीसह सेल्युलोजवर उपचार करून सक्रियकरण सहसा प्राप्त केले जाते. अल्कली ट्रीटमेंट सेल्युलोज तंतू फुगवते आणि इंट्रा आणि इंटरमोलिक्युलर हायड्रोजन बॉन्ड्स तोडून त्यांची प्रतिक्रिया वाढवते.

3. कार्बोक्सीमेथिलेशन प्रतिक्रिया:
त्यानंतर सक्रिय सेल्युलोज कार्बोक्सीमेथिलेशन रिएक्शनच्या अधीन केले जाते जेथे सेल्युलोज साखळ्यांच्या हायड्रॉक्सिल गटांवर कार्बोक्सीमेथिल ग्रुप्स (-सीएच 2 सीओएच) सादर केले जातात. सोडियम हायड्रॉक्साईड (एनओओएच) सारख्या अल्कधर्मी उत्प्रेरकाच्या उपस्थितीत सोडियम मोनोक्लोरोएसेटेट (एसएमसीए) सह सक्रिय सेल्युलोजची प्रतिक्रिया देऊन ही प्रतिक्रिया सामान्यत: केली जाते. प्रतिक्रिया खालीलप्रमाणे दर्शविली जाऊ शकते:

सेल्युलोज + क्लोरोएसेटिक acid सिड → कार्बोक्सीमेथिल सेल्युलोज + एनएसीएल

तापमान, प्रतिक्रिया वेळ, अभिकर्मकांची एकाग्रता आणि पीएच यासह प्रतिक्रिया अटी काळजीपूर्वक नियंत्रित केल्या जातात जेणेकरून उच्च उत्पन्न आणि इच्छित डिग्री डिग्री (डीएस) सुनिश्चित केले जाते जे सेल्युलोज साखळीच्या प्रति ग्लूकोज युनिटमध्ये सादर केलेल्या कार्बोक्सीमेथिल गटांच्या सरासरी संख्येचा संदर्भ देते.

4. तटस्थीकरण आणि धुणे:
कार्बोक्सीमेथिलेशन प्रतिक्रियेनंतर, परिणामी कार्बोक्सीमेथिल सेल्युलोज जादा अल्कली आणि अप्रचलित क्लोरोएसेटिक acid सिड काढून टाकण्यासाठी तटस्थ केले जाते. हे सामान्यत: पाण्याद्वारे उत्पादन धुऊन किंवा पातळ acid सिड सोल्यूशनद्वारे प्राप्त केले जाते ज्यानंतर गाळण्याची प्रक्रिया किंवा पध्दती प्रतिक्रिया मिश्रणापासून घन सीएमसी वेगळे करते.

5. शुध्दीकरण:
नंतर शुद्ध सीएमसी पाण्याने अनेक वेळा पाण्याने धुतले जाते जसे की लवण, अप्रिय अभिकर्मक आणि उप-उत्पादने यासारख्या अशुद्धी काढून टाकतात. शुद्ध केलेल्या सीएमसीला वॉश वॉटरपासून विभक्त करण्यासाठी गाळण्याची प्रक्रिया किंवा सेंट्रीफ्यूगेशन वापरली जाऊ शकते.

6. कोरडे:
अखेरीस, शुद्ध कार्बोक्सीमेथिल सेल्युलोज उर्वरित ओलावा काढून टाकण्यासाठी आणि कोरड्या पावडर किंवा ग्रॅन्यूलच्या स्वरूपात इच्छित उत्पादन प्राप्त करण्यासाठी वाळवले जाते. अंतिम उत्पादनाच्या इच्छित वैशिष्ट्यांनुसार एअर कोरडे, व्हॅक्यूम कोरडे किंवा स्प्रे कोरडे यासारख्या विविध पद्धतींचा वापर करून कोरडे करणे पूर्ण केले जाऊ शकते.

7. वैशिष्ट्यीकरण आणि गुणवत्ता नियंत्रण:
वाळलेल्यासीएमसीउत्पादनास विविध वैशिष्ट्यीकरण तंत्राचा अधीन आहे जसे की फूरियर ट्रान्सफॉर्म इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी (एफटीआयआर), अणु चुंबकीय अनुनाद (एनएमआर) आणि त्याच्या रासायनिक रचना, प्रतिस्थापनाची डिग्री, आण्विक वजन आणि शुद्धता याची पुष्टी करण्यासाठी व्हिस्कोसिटी मोजमाप. उत्पादन त्याच्या इच्छित अनुप्रयोगांसाठी आवश्यक वैशिष्ट्ये पूर्ण करते हे सुनिश्चित करण्यासाठी गुणवत्ता नियंत्रण चाचण्या देखील केल्या जातात.

कार्बोक्सीमेथिल सेल्युलोजच्या तयारीमध्ये नैसर्गिक स्त्रोतांमधून सेल्युलोजचे उतारा, सक्रियकरण, कार्बोक्सीमेथिलेशन प्रतिक्रिया, तटस्थीकरण, शुद्धीकरण, कोरडे आणि वैशिष्ट्यीकरण यासह अनेक चरणांचा समावेश आहे. प्रत्येक चरणात उच्च उत्पन्न, इच्छित डिग्री आणि अंतिम उत्पादनाची गुणवत्ता मिळविण्यासाठी प्रतिक्रिया अटी आणि पॅरामीटर्सचे काळजीपूर्वक नियंत्रण आवश्यक आहे. सीएमसी एक अद्वितीय गुणधर्म आणि अष्टपैलुपणामुळे विविध अनुप्रयोगांसह एक व्यापकपणे वापरला जाणारा पॉलिमर आहे.