ஹைட்ராக்சிதைல் செல்லுலோஸ் தயாரித்தல்

Hydroxyethyl cellulose (HEC) என்பது தாவரங்களின் செல் சுவர்களில் காணப்படும் இயற்கையான பாலிமரான செல்லுலோஸிலிருந்து பெறப்பட்ட அயனி அல்லாத நீரில் கரையக்கூடிய பாலிமர் ஆகும். அதன் சிறந்த தடித்தல், படம்-உருவாக்கம் மற்றும் வேதியியல் பண்புகள் காரணமாக இது மருந்துகள், அழகுசாதனப் பொருட்கள், வண்ணப்பூச்சுகள் மற்றும் பசைகள் உள்ளிட்ட பல்வேறு தொழில்களில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. ஹைட்ராக்சிதைல் செல்லுலோஸ் தயாரிப்பது கார நிலைமைகளின் கீழ் எத்திலீன் ஆக்சைடுடன் செல்லுலோஸின் ஈதர்மயமாக்கலை உள்ளடக்கியது. இந்த செயல்முறையை பல முக்கிய படிகளாகப் பிரிக்கலாம்: செல்லுலோஸ் சுத்திகரிப்பு, காரமயமாக்கல், ஈத்தரிஃபிகேஷன், நடுநிலைப்படுத்தல், கழுவுதல் மற்றும் உலர்த்துதல்.

1. செல்லுலோஸ் சுத்திகரிப்பு
ஹைட்ராக்சிதைல் செல்லுலோஸ் தயாரிப்பதில் முதல் படி செல்லுலோஸின் சுத்திகரிப்பு ஆகும், இது பொதுவாக மரக் கூழ் அல்லது பருத்தி லிண்டர்களில் இருந்து பெறப்படுகிறது. கச்சா செல்லுலோஸில் லிக்னின், ஹெமிசெல்லுலோஸ் போன்ற அசுத்தங்கள் உள்ளன, மேலும் அவை இரசாயன மாற்றத்திற்கு ஏற்ற உயர்-தூய்மை செல்லுலோஸைப் பெற அகற்றப்பட வேண்டும்.

சம்பந்தப்பட்ட படிகள்:

இயந்திர செயலாக்கம்: மூல செல்லுலோஸ் அதன் அளவைக் குறைப்பதற்கும் அதன் பரப்பளவை அதிகரிப்பதற்கும் இயந்திரத்தனமாக செயலாக்கப்படுகிறது, இது அடுத்தடுத்த இரசாயன சிகிச்சைகளை எளிதாக்குகிறது.
இரசாயன சிகிச்சை: செல்லுலோஸ் லிக்னின் மற்றும் ஹெமிசெல்லுலோஸை உடைக்க சோடியம் ஹைட்ராக்சைடு (NaOH) மற்றும் சோடியம் சல்பைட் (Na2SO3) போன்ற இரசாயனங்கள் மூலம் சிகிச்சையளிக்கப்படுகிறது, அதன் பிறகு எஞ்சியிருக்கும் அசுத்தங்களை அகற்றவும் மற்றும் வெள்ளை, நார்ச்சத்துள்ள செல்லுலோஸைப் பெறவும் கழுவி வெளுக்கும்.

2. காரமயமாக்கல்
சுத்திகரிக்கப்பட்ட செல்லுலோஸ் பின்னர் ஈத்தரிஃபிகேஷன் எதிர்வினைக்கு செயல்படுத்த காரமாக்கப்படுகிறது. இது செல்லுலோஸை சோடியம் ஹைட்ராக்சைட்டின் அக்வஸ் கரைசலுடன் சிகிச்சை செய்வதை உள்ளடக்குகிறது.

எதிர்வினை:
செல்லுலோஸ்+NaOH→ஆல்கலி செல்லுலோஸ்

நடைமுறை:

செல்லுலோஸ் தண்ணீரில் நிறுத்தி, சோடியம் ஹைட்ராக்சைடு கரைசல் சேர்க்கப்படுகிறது. NaOH இன் செறிவு பொதுவாக 10-30% வரை இருக்கும், மேலும் எதிர்வினை 20-40°C வெப்பநிலையில் மேற்கொள்ளப்படுகிறது.
காரத்தின் சீரான உறிஞ்சுதலை உறுதி செய்வதற்காக கலவை கிளறி, ஆல்காலி செல்லுலோஸ் உருவாவதற்கு வழிவகுக்கிறது. இந்த இடைநிலை எத்திலீன் ஆக்சைடை நோக்கி அதிக வினைத்திறன் கொண்டது, ஈத்தரிஃபிகேஷன் செயல்முறையை எளிதாக்குகிறது.

3. Etherification
ஹைட்ராக்சிதைல் செல்லுலோஸ் தயாரிப்பதில் முக்கிய படிநிலை எத்திலீன் ஆக்சைடுடன் ஆல்கலி செல்லுலோஸின் etherification ஆகும். இந்த எதிர்வினை செல்லுலோஸ் முதுகெலும்பில் ஹைட்ராக்சிதைல் குழுக்களை (-CH2CH2OH) அறிமுகப்படுத்துகிறது, இது நீரில் கரையக்கூடியது.

எதிர்வினை:
ஆல்காலி செல்லுலோஸ்+எத்திலீன் ஆக்சைடு→ஹைட்ராக்சிதைல் செல்லுலோஸ்+NaOH

நடைமுறை:

எத்திலீன் ஆக்சைடு ஆல்காலி செல்லுலோஸில் ஒரு தொகுதி அல்லது தொடர்ச்சியான செயல்பாட்டில் சேர்க்கப்படுகிறது. எதிர்வினை பொதுவாக ஒரு ஆட்டோகிளேவ் அல்லது பிரஷர் ரியாக்டரில் நடத்தப்படுகிறது.
வெப்பநிலை (50-100 டிகிரி செல்சியஸ்) மற்றும் அழுத்தம் (1-5 ஏடிஎம்) உள்ளிட்ட எதிர்வினை நிலைமைகள், ஹைட்ராக்சிதைல் குழுக்களின் உகந்த மாற்றீட்டை உறுதிப்படுத்த கவனமாகக் கட்டுப்படுத்தப்படுகின்றன. மாற்று நிலை (DS) மற்றும் மோலார் மாற்று (MS) ஆகியவை இறுதி தயாரிப்பின் பண்புகளை பாதிக்கும் முக்கியமான அளவுருக்கள் ஆகும்.

4. நடுநிலைப்படுத்தல்
ஈத்தரிஃபிகேஷன் எதிர்வினைக்குப் பிறகு, கலவையில் ஹைட்ராக்ஸைதில் செல்லுலோஸ் மற்றும் எஞ்சிய சோடியம் ஹைட்ராக்சைடு உள்ளது. அடுத்த கட்டம் நடுநிலைப்படுத்தல் ஆகும், அங்கு அதிகப்படியான காரமானது அமிலத்தைப் பயன்படுத்தி நடுநிலையாக்கப்படுகிறது, பொதுவாக அசிட்டிக் அமிலம் (CH3COOH) அல்லது ஹைட்ரோகுளோரிக் அமிலம் (HCl).

எதிர்வினை:NaOH+HCl→NaCl+H2O

நடைமுறை:

அதிகப்படியான வெப்பத்தைத் தவிர்க்கவும், ஹைட்ராக்சிதைல் செல்லுலோஸின் சிதைவைத் தடுக்கவும் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட நிலைமைகளின் கீழ் அமிலம் மெதுவாக எதிர்வினை கலவையில் சேர்க்கப்படுகிறது.
நடுநிலைப்படுத்தப்பட்ட கலவையானது விரும்பிய வரம்பிற்குள் இருப்பதை உறுதிசெய்ய pH சரிசெய்தலுக்கு உட்படுத்தப்படுகிறது, பொதுவாக நடுநிலை pH (6-8).
5. கழுவுதல்
நடுநிலைப்படுத்தலைத் தொடர்ந்து, உப்புகள் மற்றும் பிற துணை தயாரிப்புகளை அகற்ற தயாரிப்பு கழுவப்பட வேண்டும். தூய ஹைட்ராக்சிதைல் செல்லுலோஸைப் பெறுவதற்கு இந்தப் படி முக்கியமானது.

நடைமுறை:

எதிர்வினை கலவை தண்ணீரில் நீர்த்தப்படுகிறது, மேலும் ஹைட்ராக்சிதைல் செல்லுலோஸ் வடிகட்டுதல் அல்லது மையவிலக்கு மூலம் பிரிக்கப்படுகிறது.
பிரிக்கப்பட்ட ஹைட்ராக்சிதைல் செல்லுலோஸ், எஞ்சியிருக்கும் உப்புகள் மற்றும் அசுத்தங்களை அகற்றுவதற்காக டீயோனைஸ் செய்யப்பட்ட தண்ணீரில் மீண்டும் மீண்டும் கழுவப்படுகிறது. கழுவும் நீர் ஒரு குறிப்பிட்ட கடத்துத்திறனை அடையும் வரை சலவை செயல்முறை தொடர்கிறது, இது கரையக்கூடிய அசுத்தங்களை அகற்றுவதைக் குறிக்கிறது.
6. உலர்த்துதல்
ஹைட்ராக்சிதைல் செல்லுலோஸ் தயாரிப்பின் இறுதி கட்டம் உலர்த்துதல் ஆகும். இந்தப் படியானது அதிகப்படியான நீரை நீக்கி, பல்வேறு பயன்பாடுகளுக்கு ஏற்ற ஒரு உலர்ந்த, தூள் தயாரிப்பை வழங்குகிறது.

நடைமுறை:

கழுவப்பட்ட ஹைட்ராக்சிதைல் செல்லுலோஸ் உலர்த்தும் தட்டுகளில் பரவுகிறது அல்லது உலர்த்தும் சுரங்கம் வழியாக அனுப்பப்படுகிறது. உலர்த்தும் வெப்பநிலை வெப்பச் சிதைவைத் தவிர்க்க கவனமாகக் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது, பொதுவாக 50-80 டிகிரி செல்சியஸ் வரை இருக்கும்.
மாற்றாக, விரைவான மற்றும் திறமையான உலர்த்தலுக்கு தெளிப்பு உலர்த்துதல் பயன்படுத்தப்படலாம். தெளிப்பு உலர்த்தலில், அக்வஸ் ஹைட்ராக்சிதைல் செல்லுலோஸ் கரைசல் நுண்ணிய துளிகளாக அணுவாக்கப்பட்டு, சூடான காற்றோட்டத்தில் உலர்த்தப்பட்டு, நுண்ணிய தூள் உருவாகிறது.
உலர்ந்த தயாரிப்பு பின்னர் விரும்பிய துகள் அளவுக்கு அரைக்கப்பட்டு சேமிப்பு மற்றும் விநியோகத்திற்காக பேக் செய்யப்படுகிறது.
தரக் கட்டுப்பாடு மற்றும் பயன்பாடுகள்
தயாரிப்பு செயல்முறை முழுவதும், ஹைட்ராக்சிதைல் செல்லுலோஸின் நிலைத்தன்மையையும் தரத்தையும் உறுதிப்படுத்த கடுமையான தரக் கட்டுப்பாட்டு நடவடிக்கைகள் செயல்படுத்தப்படுகின்றன. பாகுத்தன்மை, மாற்று அளவு, ஈரப்பதம் மற்றும் துகள் அளவு போன்ற முக்கிய அளவுருக்கள் தொடர்ந்து கண்காணிக்கப்படுகின்றன.

பயன்பாடுகள்:

மருந்துகள்: மாத்திரைகள், சஸ்பென்ஷன்கள் மற்றும் களிம்புகள் போன்ற சூத்திரங்களில் தடித்தல் முகவர், பைண்டர் மற்றும் நிலைப்படுத்தியாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
அழகுசாதனப் பொருட்கள்: கிரீம்கள், லோஷன்கள் மற்றும் ஷாம்புகள் போன்ற பொருட்களுக்கு பாகுத்தன்மை மற்றும் அமைப்பை வழங்குகிறது.
வண்ணப்பூச்சுகள் மற்றும் பூச்சுகள்: தடிப்பாக்கி மற்றும் வேதியியல் மாற்றியாக செயல்படுகிறது, வண்ணப்பூச்சுகளின் பயன்பாட்டு பண்புகள் மற்றும் நிலைத்தன்மையை மேம்படுத்துகிறது.
உணவுத் தொழில்: பல்வேறு உணவுப் பொருட்களில் தடிப்பாக்கி, நிலைப்படுத்தி மற்றும் குழம்பாக்கியாகச் செயல்படுகிறது.

ஹைட்ராக்சிதைல் செல்லுலோஸ் தயாரிப்பானது, ஹைட்ராக்சிதைல் குழுக்களை அறிமுகப்படுத்த செல்லுலோஸை மாற்றியமைப்பதை நோக்கமாகக் கொண்ட நன்கு வரையறுக்கப்பட்ட இரசாயன மற்றும் இயந்திர செயல்முறைகளை உள்ளடக்கியது. செல்லுலோஸ் சுத்திகரிப்பு முதல் உலர்த்துதல் வரையிலான ஒவ்வொரு படியும், இறுதிப் பொருளின் தரம் மற்றும் செயல்பாட்டைத் தீர்மானிப்பதில் முக்கியமானது. ஹைட்ராக்ஸிதைல் செல்லுலோஸின் பல்துறை பண்புகள் பல தொழில்களில் ஒரு விலைமதிப்பற்ற மூலப்பொருளாக ஆக்குகிறது, பல்வேறு பயன்பாடுகளின் குறிப்பிட்ட தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்ய துல்லியமான உற்பத்தி நடைமுறைகளின் முக்கியத்துவத்தை எடுத்துக்காட்டுகிறது.