Prepararea carboximetil celulozei

Carboximetil celuloză (CMC)este un polimer versatil solubil în apă derivat din celuloză, care este un polizaharid natural găsit în pereții celulelor vegetale. CMC găsește aplicații extinse în diferite industrii, inclusiv alimente, produse farmaceutice, produse cosmetice, textile, hârtie și multe altele, datorită proprietăților sale unice, cum ar fi îngroșarea, stabilizarea, legarea, formarea de film și retenția de apă. Pregătirea CMC implică mai multe etape pornind de la extragerea celulozei din surse naturale, urmată de modificarea sa pentru a introduce grupe carboximetil.

1. Extragerea celulozei:
Primul pas în prepararea CMC este extragerea celulozei din surse naturale, cum ar fi pulpă de lemn, linte de bumbac sau alte fibre vegetale. Celuloza este obținută de obicei printr -o serie de procese, inclusiv pulparea, albirea și purificarea. De exemplu, pulpa de lemn poate fi obținută prin procese mecanice sau chimice de impulsuri, urmate de albirea cu clor sau peroxid de hidrogen pentru a îndepărta impuritățile și lignina.

2. Activarea celulozei:
Odată extras celuloza, trebuie să fie activată pentru a facilita introducerea grupărilor carboximetil. Activarea se realizează de obicei prin tratarea celulozei cu alcalin, cum ar fi hidroxidul de sodiu (NaOH) sau carbonatul de sodiu (Na2CO3) în condiții controlate de temperatură și presiune. Tratamentul alcalin umflă fibrele de celuloză și își crește reactivitatea prin ruperea legăturilor de hidrogen intra și intermoleculare.

3. Reacție de carboximetilare:
Celuloza activată este apoi supusă reacției de carboximetilare unde grupările carboximetil (-CH2COOH) sunt introduse pe grupele hidroxil ale lanțurilor de celuloză. Această reacție este de obicei realizată prin reacția celulozei activate cu monocloroacetat de sodiu (SMCA) în prezența unui catalizator alcalin, cum ar fi hidroxidul de sodiu (NaOH). Reacția poate fi reprezentată după cum urmează:

Celuloză + acid cloroacetic → carboximetil celuloză + NaCl

Condițiile de reacție, inclusiv temperatura, timpul de reacție, concentrația de reactivi și pH -ul sunt controlate cu atenție pentru a asigura un randament ridicat și un grad de substituție dorit (DS), care se referă la numărul mediu de grupuri carboximetil introduse pe unitatea de glucoză a lanțului de celuloză.

4. Neutralizare și spălare:
După reacția de carboximetilare, carboximetil celuloza rezultată este neutralizată pentru a îndepărta excesul alcalin și acidul cloroacetic nereacționat. Acest lucru este de obicei obținut prin spălarea produsului cu apă sau o soluție de acid diluat, urmată de filtrare pentru a separa CMC solid de amestecul de reacție.

5. Purificare:
CMC purificat este apoi spălat cu apă de mai multe ori pentru a îndepărta impurități precum săruri, reactivi nereacționați și produse secundare. Filtrarea sau centrifugarea poate fi folosită pentru a separa CMC purificat de apa de spălare.

6. uscare:
În cele din urmă, celuloza carboximetil purificată este uscată pentru a îndepărta umiditatea reziduală și pentru a obține produsul dorit sub forma unei pulberi uscate sau a granulelor. Uscarea se poate realiza folosind diferite metode, cum ar fi uscarea aerului, uscarea în vid sau uscarea prin pulverizare, în funcție de caracteristicile dorite ale produsului final.

7. Caracterizarea și controlul calității:
UscatCMCProdusul este supus diferitelor tehnici de caracterizare, cum ar fi spectroscopia cu infraroșu transformat Fourier (FTIR), rezonanța magnetică nucleară (RMN) și măsurători de vâscozitate pentru a confirma structura sa chimică, gradul de substituție, greutatea moleculară și puritatea. Testele de control al calității sunt, de asemenea, efectuate pentru a se asigura că produsul respectă specificațiile necesare pentru aplicațiile sale prevăzute.

Prepararea carboximetilului celuloză implică mai multe etape, inclusiv extragerea celulozei din surse naturale, activare, reacție de carboximetilare, neutralizare, purificare, uscare și caracterizare. Fiecare pas necesită un control atent al condițiilor de reacție și al parametrilor pentru a obține un randament ridicat, gradul de substituție dorit și calitatea produsului final. CMC este un polimer utilizat pe scară largă, cu aplicații diverse, datorită proprietăților și versatilității sale unice.