कार्बोक्सिमिथाइल सेलुलोजको तयारी

कार्बोक्सिमिथाइल सेलुलोज (CMC)सेल्युलोजबाट प्राप्त हुने बहुमुखी पानीमा घुलनशील पोलिमर हो, जुन बिरुवाको कोष भित्ताहरूमा पाइने प्राकृतिक पोलिसेकराइड हो। CMC ले खाना, औषधि, सौन्दर्य प्रसाधन, कपडा, कागज, र अन्य धेरै उद्योगहरूमा व्यापक प्रयोगहरू पाउँछ किनभने यसको अनौठो गुणहरू जस्तै गाढा बनाउने, स्थिर बनाउने, बाइन्डिङ गर्ने, फिल्म बनाउने, र पानी अवधारण गर्ने जस्ता छन्। CMC को तयारीमा प्राकृतिक स्रोतहरूबाट सेल्युलोज निकासीबाट सुरु हुने धेरै चरणहरू समावेश छन् र त्यसपछि कार्बोक्सिमिथाइल समूहहरू परिचय गर्न यसको परिमार्जन गरिन्छ।

१. सेल्युलोजको निकासी:
CMC को तयारीको पहिलो चरण भनेको काठको पल्प, कपासको लिन्टर, वा अन्य वनस्पति फाइबर जस्ता प्राकृतिक स्रोतहरूबाट सेल्युलोजको निकासी हो। सेल्युलोज सामान्यतया पल्पिङ, ब्लीचिङ र शुद्धीकरण सहित प्रक्रियाहरूको श्रृंखला मार्फत प्राप्त गरिन्छ। उदाहरणका लागि, काठको पल्प मेकानिकल वा रासायनिक पल्पिङ प्रक्रियाहरूद्वारा प्राप्त गर्न सकिन्छ र त्यसपछि क्लोरीन वा हाइड्रोजन पेरोक्साइडले ब्लीच गरेर अशुद्धता र लिग्निन हटाउन सकिन्छ।

२. सेल्युलोजको सक्रियता:
सेल्युलोज निकालेपछि, कार्बोक्सिमिथाइल समूहहरूको परिचयलाई सहज बनाउन यसलाई सक्रिय गर्न आवश्यक छ। सक्रियता सामान्यतया सेल्युलोजलाई सोडियम हाइड्रोक्साइड (NaOH) वा सोडियम कार्बोनेट (Na2CO3) जस्ता क्षारले तापक्रम र दबाबको नियन्त्रित अवस्थामा उपचार गरेर प्राप्त गरिन्छ। क्षार उपचारले सेल्युलोज फाइबरहरू फुलाउँछ र भित्री र अन्तरआणविक हाइड्रोजन बन्धनहरू तोडेर तिनीहरूको प्रतिक्रियाशीलता बढाउँछ।

३. कार्बोक्सिमेथिलेसन प्रतिक्रिया:
सक्रिय सेल्युलोज त्यसपछि कार्बोक्सिमिथाइलेशन प्रतिक्रियाको अधीनमा हुन्छ जहाँ कार्बोक्सिमिथाइल समूहहरू (-CH2COOH) सेल्युलोज चेनहरूको हाइड्रोक्सिल समूहहरूमा परिचय गराइन्छ। यो प्रतिक्रिया सामान्यतया सोडियम हाइड्रोक्साइड (NaOH) जस्ता क्षारीय उत्प्रेरकको उपस्थितिमा सोडियम मोनोक्लोरोएसीटेट (SMCA) सँग सक्रिय सेल्युलोज प्रतिक्रिया गरेर गरिन्छ। प्रतिक्रियालाई निम्न रूपमा प्रतिनिधित्व गर्न सकिन्छ:

सेल्युलोज + क्लोरोएसेटिक एसिड → कार्बोक्साइमिथाइल सेल्युलोज + NaCl

सेल्युलोज चेनको प्रति ग्लुकोज एकाइमा प्रस्तुत कार्बोक्सिमिथाइल समूहहरूको औसत संख्यालाई जनाउने उच्च उपज र इच्छित प्रतिस्थापन डिग्री (DS) सुनिश्चित गर्न तापक्रम, प्रतिक्रिया समय, अभिकर्मकहरूको सांद्रता, र pH सहित प्रतिक्रिया अवस्थाहरू सावधानीपूर्वक नियन्त्रण गरिन्छ।

४. तटस्थीकरण र धुलाई:
कार्बोक्सिमिथाइलेशन प्रतिक्रिया पछि, परिणामस्वरूप कार्बोक्सिमिथाइल सेलुलोजलाई अतिरिक्त क्षार र प्रतिक्रिया नगरिएको क्लोरोएसेटिक एसिड हटाउन तटस्थ गरिन्छ। यो सामान्यतया उत्पादनलाई पानी वा पातलो एसिड घोलले धोएर र त्यसपछि ठोस CMC लाई प्रतिक्रिया मिश्रणबाट अलग गर्न निस्पंदन गरेर प्राप्त गरिन्छ।

५. शुद्धीकरण:
त्यसपछि शुद्ध CMC लाई धेरै पटक पानीले धोइन्छ ताकि नुन, प्रतिक्रिया नगरिएका अभिकर्मकहरू र उप-उत्पादनहरू जस्ता अशुद्धताहरू हटाइयोस्। शुद्ध CMC लाई धुने पानीबाट अलग गर्न निस्पंदन वा सेन्ट्रीफ्यूगेसन प्रयोग गर्न सकिन्छ।

६. सुकाउने:
अन्तमा, शुद्ध कार्बोक्सिमिथाइल सेलुलोजलाई अवशिष्ट आर्द्रता हटाउन र सुख्खा पाउडर वा दानाको रूपमा इच्छित उत्पादन प्राप्त गर्न सुकाइन्छ। अन्तिम उत्पादनको इच्छित विशेषताहरूमा निर्भर गर्दै हावा सुकाउने, भ्याकुम सुकाउने, वा स्प्रे सुकाउने जस्ता विभिन्न विधिहरू प्रयोग गरेर सुकाउने काम पूरा गर्न सकिन्छ।

७. विशेषता निर्धारण र गुणस्तर नियन्त्रण:
सुकेकोसीएमसीउत्पादनको रासायनिक संरचना, प्रतिस्थापनको डिग्री, आणविक भार, र शुद्धता पुष्टि गर्न फुरियर ट्रान्सफर्म इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी (FTIR), आणविक चुम्बकीय अनुनाद (NMR), र चिपचिपापन मापन जस्ता विभिन्न विशेषता प्रविधिहरूको अधीनमा राखिन्छ। उत्पादनले यसको अभिप्रेत अनुप्रयोगहरूको लागि आवश्यक विशिष्टताहरू पूरा गर्दछ भनेर सुनिश्चित गर्न गुणस्तर नियन्त्रण परीक्षणहरू पनि गरिन्छ।

कार्बोक्सिमिथाइल सेलुलोजको तयारीमा प्राकृतिक स्रोतहरूबाट सेल्युलोजको निकासी, सक्रियता, कार्बोक्सिमिथाइलेशन प्रतिक्रिया, तटस्थीकरण, शुद्धीकरण, सुकाउने, र विशेषताकरण सहित धेरै चरणहरू समावेश हुन्छन्। प्रत्येक चरणमा उच्च उपज, प्रतिस्थापनको इच्छित डिग्री, र अन्तिम उत्पादनको गुणस्तर प्राप्त गर्न प्रतिक्रिया अवस्था र प्यारामिटरहरूको सावधानीपूर्वक नियन्त्रण आवश्यक पर्दछ। CMC यसको अद्वितीय गुणहरू र बहुमुखी प्रतिभाको कारणले विविध अनुप्रयोगहरू भएको व्यापक रूपमा प्रयोग हुने पोलिमर हो।