Penyediaan selulosa karboksimetil

Carboxymethyl selulosa (CMC)adalah polimer larut air yang serba boleh yang berasal dari selulosa, yang merupakan polysaccharide semulajadi yang terdapat di dinding sel tumbuhan. CMC mendapati aplikasi yang luas dalam pelbagai industri termasuk makanan, farmaseutikal, kosmetik, tekstil, kertas, dan banyak lagi kerana sifat uniknya seperti penebalan, penstabilan, pengikatan, pembentukan filem, dan pengekalan air. Penyediaan CMC melibatkan beberapa langkah bermula dari pengekstrakan selulosa dari sumber semula jadi diikuti dengan pengubahsuaiannya untuk memperkenalkan kumpulan karboksimetil.

1. Pengekstrakan selulosa:
Langkah pertama dalam penyediaan CMC adalah pengekstrakan selulosa dari sumber semula jadi seperti pulpa kayu, linter kapas, atau serat tumbuhan lain. Selulosa biasanya diperoleh melalui satu siri proses termasuk pulping, pemutihan, dan pembersihan. Sebagai contoh, pulpa kayu boleh diperolehi oleh proses pulping mekanikal atau kimia diikuti dengan pemutihan dengan klorin atau hidrogen peroksida untuk menghilangkan kekotoran dan lignin.

2. Pengaktifan selulosa:
Sebaik sahaja selulosa diekstrak, ia perlu diaktifkan untuk memudahkan pengenalan kumpulan karboksimetil. Pengaktifan biasanya dicapai dengan merawat selulosa dengan alkali seperti natrium hidroksida (NaOH) atau natrium karbonat (Na2CO3) di bawah keadaan terkawal suhu dan tekanan. Rawatan alkali membengkak serat selulosa dan meningkatkan kereaktifan mereka dengan memecahkan ikatan hidrogen intra dan intermolecular.

3. Reaksi Carboxymethylation:
Selulosa diaktifkan kemudiannya tertakluk kepada tindak balas karboksimetilasi di mana kumpulan karboksimetil (-CH2COOH) diperkenalkan ke kumpulan hidroksil rantai selulosa. Reaksi ini biasanya dilakukan dengan bertindak balas selulosa yang diaktifkan dengan natrium monochloroacetate (SMCA) dengan kehadiran pemangkin alkali seperti natrium hidroksida (NaOH). Reaksi boleh diwakili seperti berikut:

Selulosa + asid kloroasetik → carboxymethyl selulosa + NaCl

Keadaan tindak balas termasuk suhu, masa tindak balas, kepekatan reagen, dan pH dikawal dengan teliti untuk memastikan hasil yang tinggi dan tahap penggantian yang dikehendaki (DS) yang merujuk kepada purata bilangan kumpulan karboksimetil yang diperkenalkan setiap unit glukosa selulosa.

4. Neutralisasi dan mencuci:
Selepas tindak balas karboksimetilasi, selulosa carboxymethyl yang dihasilkan dinetralkan untuk menghilangkan kelebihan alkali dan asid chloroacetic yang tidak bereaksi. Ini biasanya dicapai dengan membasuh produk dengan air atau larutan asid cair diikuti dengan penapisan untuk memisahkan CMC pepejal dari campuran tindak balas.

5. Pembersihan:
CMC yang disucikan kemudian dibasuh dengan air beberapa kali untuk menghilangkan kekotoran seperti garam, reagen yang tidak bereaksi, dan produk sampingan. Penapisan atau sentrifugasi boleh digunakan untuk memisahkan CMC yang disucikan dari air basuh.

6. Pengeringan:
Akhirnya, selulosa carboxymethyl yang disucikan dikeringkan untuk menghilangkan kelembapan sisa dan mendapatkan produk yang dikehendaki dalam bentuk serbuk kering atau granul. Pengeringan boleh dicapai dengan menggunakan pelbagai kaedah seperti pengeringan udara, pengeringan vakum, atau penyemburan kering bergantung kepada ciri -ciri yang dikehendaki produk akhir.

7. Pencirian dan Kawalan Kualiti:
Yang keringCmcProduk tertakluk kepada pelbagai teknik pencirian seperti Fourier Transform Spectroscopy Inframerah (FTIR), Resonans Magnetik Nuklear (NMR), dan pengukuran kelikatan untuk mengesahkan struktur kimianya, tahap penggantian, berat molekul, dan kesucian. Ujian kawalan kualiti juga dilakukan untuk memastikan produk memenuhi spesifikasi yang diperlukan untuk aplikasi yang dimaksudkan.

Penyediaan selulosa karboksimetil melibatkan beberapa langkah termasuk pengekstrakan selulosa dari sumber semula jadi, pengaktifan, tindak balas karboksimetilasi, peneutralan, pembersihan, pengeringan, dan pencirian. Setiap langkah memerlukan kawalan yang teliti terhadap keadaan tindak balas dan parameter untuk mencapai hasil yang tinggi, tahap penggantian yang dikehendaki, dan kualiti produk akhir. CMC adalah polimer yang digunakan secara meluas dengan pelbagai aplikasi kerana sifat dan fleksibiliti uniknya.