Підготовка карбоксиметил целюлози

Карбоксиметил целюлоза (CMC)-універсальний водорозчинний полімер, отриманий з целюлози, яка є природним полісахаридом, що міститься в клітинних стінках рослин. CMC знаходить широкі застосування в різних галузях, включаючи продукти харчування, фармацевтичні препарати, косметику, текстиль, папір та багато інших завдяки своїм унікальним властивостям, таким як потовщення, стабілізація, зв'язування, формування плівки та затримка води. Підготовка CMC включає кілька етапів, починаючи з вилучення целюлози з природних джерел з подальшим модифікацією для введення карбоксиметильних груп.

1. Екстракція целюлози:
Першим кроком у приготуванні CMC є видобуток целюлози з природних джерел, таких як дерев’яна м’якоть, бавовняні підкладки або інші рослинні волокна. Целюлоза, як правило, отримується через ряд процесів, включаючи пульпування, відбілювання та очищення. Наприклад, дерев’яну м’якоть можна отримати за допомогою механічних або хімічних пульпінг -процесів з подальшим відбілюванням хлором або перекисом водню для видалення домішок та лігніну.

2. Активація целюлози:
Після вилучення целюлози її потрібно активувати, щоб полегшити введення карбоксиметильних груп. Активація зазвичай досягається шляхом обробки целюлози з лужними, такими як гідроксид натрію (NaOH) або карбонат натрію (Na2CO3) в контрольованих умовах температури та тиску. Лікування лугом набрякає целюлозні волокна і підвищує їх реакційну здатність, порушуючи внутрішньомолекулярні водневі зв’язки.

3. Реакція карбоксиметилювання:
Потім активована целюлоза піддається реакції карбоксиметилювання, де карбоксиметильні групи (-CH2COOH) вводять на гідроксильні групи целюлозних ланцюгів. Ця реакція, як правило, проводиться шляхом реагування активованої целюлози з моноцетатом натрію (SMCA) у присутності лужного каталізатора, такого як гідроксид натрію (NaOH). Реакція може бути представлена ​​наступним чином:

Целюлоза + хлорооцтова кислота → карбоксиметил целюлоза + naCl

Умови реакції, включаючи температуру, час реакції, концентрацію реагентів та рН, ретельно контролюються для забезпечення високого врожаю та бажаного ступеня заміщення (ДС), що стосується середньої кількості карбоксиметильних груп, введених на одиницю глюкози целюлозного ланцюга.

4. Нейтралізація та миття:
Після реакції карбоксиметилювання отримана карбоксиметил целюлоза нейтралізується для видалення надлишкового лугу та прореагування хлорооцтової кислоти. Зазвичай це досягається шляхом промивання продукту водою або розведеним розчином кислоти з подальшим фільтрацією для відокремлення твердого КМК від реакційної суміші.

5. Очищення:
Потім очищений КМК промивають водою кілька разів для видалення домішок, таких як солі, прореагування реагентів та побічні продукти. Фільтрація або центрифугування можуть бути використані для відокремлення очищеної КМК від промивання води.

6. сушіння:
Нарешті, очищену карбоксиметил целюлозу висушують для видалення залишкової вологи та отримання потрібного продукту у вигляді сухого порошку або гранул. Висушування може бути здійснено за допомогою різних методів, таких як висихання повітря, вакуумна сушіння або висихання розпилення залежно від бажаних характеристик кінцевого продукту.

7. Характеристика та контроль якості:
ВисушенийCMCПродукт піддається різним методам характеристики, такими як інфрачервона спектроскопія перетворення Фур'є (FTIR), ядерний магнітний резонанс (ЯМР) та вимірювання в'язкості для підтвердження його хімічної структури, ступеня заміщення, молекулярної маси та чистоти. Тести на контроль якості також проводяться для того, щоб продукт відповідав необхідним специфікаціям для його передбачуваних програм.

Підготовка карбоксиметил целюлози включає кілька етапів, включаючи вилучення целюлози з природних джерел, активації, реакцію карбоксиметилювання, нейтралізацію, очищення, висихання та характеристику. Кожен крок вимагає ретельного контролю умов реакції та параметрів для досягнення високого врожаю, бажаного ступеня заміщення та якості кінцевого продукту. CMC - це широко використовуваний полімер з різноманітними додатками завдяки своїм унікальним властивостям та універсальності.