கார்பாக்சிமெதில் செல்லுலோஸ் தயாரித்தல்

கார்பாக்சிமெதில் செல்லுலோஸ் (CMC)செல்லுலோஸிலிருந்து பெறப்பட்ட ஒரு பல்துறை நீரில் கரையக்கூடிய பாலிமர் ஆகும், இது தாவர செல் சுவர்களில் காணப்படும் இயற்கையான பாலிசாக்கரைடு ஆகும். உணவு, மருந்துகள், அழகுசாதனப் பொருட்கள், ஜவுளிகள், காகிதம் மற்றும் பலவற்றின் தனித்தன்மையான பண்புகளான தடித்தல், நிலைப்படுத்துதல், பிணைத்தல், திரைப்படத்தை உருவாக்குதல் மற்றும் தண்ணீரைத் தக்கவைத்தல் போன்ற பல்வேறு தொழில்களில் சிஎம்சி விரிவான பயன்பாடுகளைக் கண்டறிந்துள்ளது. CMC தயாரிப்பது, இயற்கை மூலங்களிலிருந்து செல்லுலோஸை பிரித்தெடுப்பதில் இருந்து தொடங்கி கார்பாக்சிமெதில் குழுக்களை அறிமுகப்படுத்துவதற்கு அதன் மாற்றங்களைத் தொடர்ந்து பல படிகளை உள்ளடக்கியது.

1. செல்லுலோஸ் பிரித்தெடுத்தல்:
CMC தயாரிப்பதில் முதல் படி, மரக்கூழ், பருத்தி லிண்டர்கள் அல்லது பிற தாவர இழைகள் போன்ற இயற்கை மூலங்களிலிருந்து செல்லுலோஸை பிரித்தெடுப்பதாகும். செல்லுலோஸ் பொதுவாக கூழ், ப்ளீச்சிங் மற்றும் சுத்திகரிப்பு உள்ளிட்ட தொடர்ச்சியான செயல்முறைகள் மூலம் பெறப்படுகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, மரக் கூழை இயந்திர அல்லது இரசாயன கூழ் செயல்முறைகள் மூலம் பெறலாம், அதைத் தொடர்ந்து குளோரின் அல்லது ஹைட்ரஜன் பெராக்சைடுடன் அசுத்தங்கள் மற்றும் லிக்னினை அகற்றலாம்.

2. செல்லுலோஸ் செயல்படுத்துதல்:
செல்லுலோஸ் பிரித்தெடுக்கப்பட்டவுடன், கார்பாக்சிமெதில் குழுக்களின் அறிமுகத்தை எளிதாக்குவதற்கு அது செயல்படுத்தப்பட வேண்டும். வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தத்தின் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட நிலைமைகளின் கீழ் சோடியம் ஹைட்ராக்சைடு (NaOH) அல்லது சோடியம் கார்பனேட் (Na2CO3) போன்ற காரத்துடன் செல்லுலோஸைச் சிகிச்சையளிப்பதன் மூலம் செயல்படுத்துதல் பொதுவாக அடையப்படுகிறது. ஆல்காலி சிகிச்சையானது செல்லுலோஸ் இழைகளை வீங்கி, உள் மற்றும் மூலக்கூறு ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளை உடைப்பதன் மூலம் அவற்றின் வினைத்திறனை அதிகரிக்கிறது.

3. கார்பாக்சிமெதிலேஷன் எதிர்வினை:
செயல்படுத்தப்பட்ட செல்லுலோஸ் பின்னர் கார்பாக்சிமெதிலேஷன் எதிர்வினைக்கு உட்படுத்தப்படுகிறது, அங்கு கார்பாக்சிமெதில் குழுக்கள் (-CH2COOH) செல்லுலோஸ் சங்கிலிகளின் ஹைட்ராக்சில் குழுக்களில் அறிமுகப்படுத்தப்படுகின்றன. சோடியம் ஹைட்ராக்சைடு (NaOH) போன்ற அல்கலைன் வினையூக்கியின் முன்னிலையில் சோடியம் மோனோகுளோரோஅசெட்டேட் (SMCA) உடன் செயல்படுத்தப்பட்ட செல்லுலோஸை வினைபுரிவதன் மூலம் இந்த எதிர்வினை பொதுவாக மேற்கொள்ளப்படுகிறது. எதிர்வினை பின்வருமாறு குறிப்பிடப்படலாம்:

செல்லுலோஸ் + குளோரோஅசெடிக் அமிலம் → கார்பாக்சிமெதில் செல்லுலோஸ் + NaCl

வெப்பநிலை, எதிர்வினை நேரம், எதிர்வினைகளின் செறிவு மற்றும் pH உள்ளிட்ட எதிர்வினை நிலைமைகள் அதிக மகசூல் மற்றும் விரும்பிய மாற்று அளவு (DS) ஆகியவற்றை உறுதிப்படுத்த கவனமாகக் கட்டுப்படுத்தப்படுகின்றன, இது செல்லுலோஸ் சங்கிலியின் குளுக்கோஸ் அலகுக்கு அறிமுகப்படுத்தப்பட்ட கார்பாக்சிமெதில் குழுக்களின் சராசரி எண்ணிக்கையைக் குறிக்கிறது.

4. நடுநிலைப்படுத்தல் மற்றும் கழுவுதல்:
கார்பாக்சிமெதிலேஷன் எதிர்வினைக்குப் பிறகு, அதிகப்படியான காரம் மற்றும் செயல்படாத குளோரோஅசெட்டிக் அமிலத்தை அகற்ற, விளைவான கார்பாக்சிமெதில் செல்லுலோஸ் நடுநிலைப்படுத்தப்படுகிறது. இது பொதுவாக தயாரிப்பை தண்ணீரில் கழுவி அல்லது ஒரு நீர்த்த அமிலக் கரைசலுடன் வடிகட்டுவதன் மூலம் திடமான CMC யை எதிர்வினை கலவையிலிருந்து பிரிப்பதன் மூலம் அடையப்படுகிறது.

5. சுத்திகரிப்பு:
சுத்திகரிக்கப்பட்ட CMC, உப்புகள், வினையாக்கப்படாத எதிர்வினைகள் மற்றும் துணை தயாரிப்புகள் போன்ற அசுத்தங்களை அகற்ற பல முறை தண்ணீரில் கழுவப்படுகிறது. சுத்திகரிக்கப்பட்ட CMC ஐ கழுவும் தண்ணீரிலிருந்து பிரிக்க வடிகட்டுதல் அல்லது மையவிலக்கு பயன்படுத்தப்படலாம்.

6. உலர்த்துதல்:
இறுதியாக, சுத்திகரிக்கப்பட்ட கார்பாக்சிமெதில் செல்லுலோஸ் உலர்த்தப்பட்டு எஞ்சியிருக்கும் ஈரப்பதத்தை நீக்கி, உலர்ந்த தூள் அல்லது துகள்கள் வடிவில் விரும்பிய பொருளைப் பெறுகிறது. காற்று உலர்த்துதல், வெற்றிட உலர்த்துதல் அல்லது ஸ்ப்ரே உலர்த்துதல் போன்ற பல்வேறு முறைகளைப் பயன்படுத்தி இறுதி தயாரிப்பின் விரும்பிய பண்புகளைப் பொறுத்து உலர்த்துதல் நிறைவேற்றப்படலாம்.

7. தன்மை மற்றும் தரக் கட்டுப்பாடு:
உலர்ந்தசி.எம்.சிஃபோரியர் டிரான்ஸ்ஃபார்ம் அகச்சிவப்பு நிறமாலை (FTIR), அணு காந்த அதிர்வு (NMR) மற்றும் அதன் வேதியியல் அமைப்பு, மாற்று அளவு, மூலக்கூறு எடை மற்றும் தூய்மை ஆகியவற்றை உறுதிப்படுத்த பாகுத்தன்மை அளவீடுகள் போன்ற பல்வேறு குணாதிசய நுட்பங்களுக்கு தயாரிப்பு உட்படுத்தப்படுகிறது. தயாரிப்பு அதன் நோக்கம் கொண்ட பயன்பாடுகளுக்கு தேவையான விவரக்குறிப்புகளை பூர்த்திசெய்கிறதா என்பதை உறுதிப்படுத்த தரக் கட்டுப்பாட்டு சோதனைகளும் செய்யப்படுகின்றன.

இயற்கை மூலங்களிலிருந்து செல்லுலோஸை பிரித்தெடுத்தல், செயல்படுத்துதல், கார்பாக்சிமெதிலேஷன் எதிர்வினை, நடுநிலைப்படுத்தல், சுத்திகரிப்பு, உலர்த்துதல் மற்றும் குணாதிசயங்கள் உட்பட பல படிகளை கார்பாக்சிமெதில் செல்லுலோஸ் தயாரிப்பது அடங்கும். ஒவ்வொரு அடியிலும் அதிக மகசூல், விரும்பிய அளவு மாற்றீடு மற்றும் இறுதி உற்பத்தியின் தரம் ஆகியவற்றை அடைய எதிர்வினை நிலைகள் மற்றும் அளவுருக்களை கவனமாகக் கட்டுப்படுத்த வேண்டும். CMC என்பது அதன் தனித்துவமான பண்புகள் மற்றும் பல்துறைத்திறன் காரணமாக பல்வேறு பயன்பாடுகளுடன் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் பாலிமர் ஆகும்.