การเตรียม carboxymethyl เซลลูโลส

carboxymethyl เซลลูโลส (CMC)เป็นพอลิเมอร์ที่ละลายน้ำได้หลากหลายที่ได้มาจากเซลลูโลสซึ่งเป็นโพลีแซคคาไรด์ธรรมชาติที่พบในผนังเซลล์พืช CMC พบการใช้งานที่กว้างขวางในอุตสาหกรรมต่าง ๆ รวมถึงอาหารยาเครื่องสำอางสิ่งทอกระดาษและอื่น ๆ อีกมากมายเนื่องจากคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์เช่นความหนาความเสถียรการผูกมัดการสร้างภาพยนตร์และการกักเก็บน้ำ การเตรียม CMC เกี่ยวข้องกับหลายขั้นตอนเริ่มต้นจากการสกัดเซลลูโลสจากแหล่งธรรมชาติตามด้วยการปรับเปลี่ยนเพื่อแนะนำกลุ่ม carboxymethyl

1. การสกัดเซลลูโลส:
ขั้นตอนแรกในการเตรียม CMC คือการสกัดเซลลูโลสจากแหล่งธรรมชาติเช่นเยื่อกระดาษไม้ผ้าฝ้ายหรือเส้นใยพืชอื่น ๆ โดยทั่วไปแล้วเซลลูโลสจะได้รับผ่านชุดของกระบวนการรวมถึงการเยื่อกระดาษการฟอกและการทำให้บริสุทธิ์ ตัวอย่างเช่นเยื่อไม้สามารถรับได้โดยกระบวนการเยื่อกระดาษเชิงกลหรือสารเคมีตามด้วยการฟอกสีด้วยคลอรีนหรือไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เพื่อกำจัดสิ่งสกปรกและลิกนิน

2. การเปิดใช้งานเซลลูโลส:
เมื่อสกัดเซลลูโลสจะต้องเปิดใช้งานเพื่ออำนวยความสะดวกในการแนะนำกลุ่ม carboxymethyl การเปิดใช้งานมักจะทำได้โดยการรักษาเซลลูโลสด้วยอัลคาไลเช่นโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) หรือโซเดียมคาร์บอเนต (NA2CO3) ภายใต้สภาวะควบคุมของอุณหภูมิและความดัน การรักษาด้วยอัลคาไลทำให้เส้นใยเซลลูโลสและเพิ่มปฏิกิริยาของพวกเขาโดยการทำลายพันธะภายในและไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุล

3. ปฏิกิริยา carboxymethylation:
เซลลูโลสที่เปิดใช้งานจะอยู่ภายใต้ปฏิกิริยา carboxymethylation ที่กลุ่ม carboxymethyl (-ch2cooh) ถูกนำเข้าสู่กลุ่มไฮดรอกซิลของโซ่เซลลูโลส โดยทั่วไปปฏิกิริยานี้จะดำเนินการโดยการทำปฏิกิริยาเซลลูโลสที่เปิดใช้งานกับโซเดียมโมโนโครกอโรเซต (SMCA) ต่อหน้าตัวเร่งปฏิกิริยาอัลคาไลน์เช่นโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) ปฏิกิริยาสามารถแสดงได้ดังนี้:

เซลลูโลส + chloroacetic acid → carboxymethyl เซลลูโลส + NaCl

เงื่อนไขการเกิดปฏิกิริยารวมถึงอุณหภูมิเวลาตอบสนองความเข้มข้นของรีเอเจนต์และค่า pH จะถูกควบคุมอย่างระมัดระวังเพื่อให้แน่ใจว่าได้รับการทดแทนระดับสูงและระดับที่ต้องการ (DS) ซึ่งหมายถึงจำนวนเฉลี่ยของกลุ่มคาร์บอกซีเมธิลแนะนำต่อหน่วยกลูโคสของโซ่เซลลูโลส

4. การวางตัวเป็นกลางและการซัก:
หลังจากปฏิกิริยา carboxymethylation carboxymethyl เซลลูโลสที่เกิดขึ้นจะถูกทำให้เป็นกลางเพื่อกำจัดอัลคาไลส่วนเกินและกรดคลอโรซิติกที่ไม่ได้ทำปฏิกิริยา โดยทั่วไปจะทำได้โดยการล้างผลิตภัณฑ์ด้วยน้ำหรือสารละลายกรดเจือจางตามด้วยการกรองเพื่อแยก CMC ที่เป็นของแข็งออกจากส่วนผสมของปฏิกิริยา

5. การทำให้บริสุทธิ์:
CMC ที่บริสุทธิ์จะถูกล้างด้วยน้ำหลายครั้งเพื่อกำจัดสิ่งสกปรกเช่นเกลือรีเอเจนต์ที่ไม่ทำปฏิกิริยาและผลพลอยได้ การกรองหรือการหมุนเหวี่ยงอาจถูกนำมาใช้เพื่อแยก CMC บริสุทธิ์ออกจากน้ำล้าง

6. การอบแห้ง:
ในที่สุด carboxymethyl เซลลูโลสที่บริสุทธิ์จะถูกทำให้แห้งเพื่อกำจัดความชื้นที่เหลือและได้รับผลิตภัณฑ์ที่ต้องการในรูปแบบของผงแห้งหรือเม็ด การอบแห้งสามารถทำได้โดยใช้วิธีการต่าง ๆ เช่นการอบแห้งอากาศการอบแห้งสูญญากาศหรือการอบแห้งสเปรย์ขึ้นอยู่กับลักษณะที่ต้องการของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

7. การจำแนกลักษณะและการควบคุมคุณภาพ:
แห้งCMCผลิตภัณฑ์อยู่ภายใต้เทคนิคการจำแนกลักษณะต่าง ๆ เช่นฟูริเยร์แปลงอินฟราเรดสเปกโทรสโกปี (FTIR), คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านิวเคลียร์ (NMR) และการวัดความหนืดเพื่อยืนยันโครงสร้างทางเคมีระดับของการทดแทนน้ำหนักโมเลกุลและความบริสุทธิ์ การทดสอบการควบคุมคุณภาพจะดำเนินการเพื่อให้แน่ใจว่าผลิตภัณฑ์ตรงตามข้อกำหนดที่จำเป็นสำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการ

การเตรียม carboxymethyl เซลลูโลสเกี่ยวข้องกับหลายขั้นตอนรวมถึงการสกัดเซลลูโลสจากแหล่งธรรมชาติการเปิดใช้งานปฏิกิริยา carboxymethylation การทำให้เป็นกลางการทำให้บริสุทธิ์การทำให้บริสุทธิ์การอบแห้งและการจำแนกลักษณะ แต่ละขั้นตอนต้องมีการควบคุมเงื่อนไขและพารามิเตอร์อย่างระมัดระวังเพื่อให้ได้ผลผลิตสูงระดับที่ต้องการการทดแทนและคุณภาพของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย CMC เป็นพอลิเมอร์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายซึ่งมีแอพพลิเคชั่นที่หลากหลายเนื่องจากคุณสมบัติและความหลากหลายที่เป็นเอกลักษณ์