Chuẩn bị carboxylmethyl cellulose

Carboxymethyl cellulose (CMC)là một loại polyme tan trong nước đa năng có nguồn gốc từ cellulose, một loại polysaccharide tự nhiên có trong thành tế bào thực vật. CMC được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau bao gồm thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm, dệt may, giấy và nhiều ngành khác do các đặc tính độc đáo của nó như làm đặc, ổn định, liên kết, tạo màng và giữ nước. Việc chuẩn bị CMC bao gồm một số bước bắt đầu từ việc chiết xuất cellulose từ các nguồn tự nhiên sau đó là biến đổi nó để đưa vào các nhóm carboxylmethyl.

1. Chiết xuất Cellulose:
Bước đầu tiên trong quá trình chuẩn bị CMC là chiết xuất cellulose từ các nguồn tự nhiên như bột gỗ, xơ bông hoặc các loại sợi thực vật khác. Cellulose thường thu được thông qua một loạt các quy trình bao gồm nghiền, tẩy trắng và tinh chế. Ví dụ, bột gỗ có thể thu được bằng các quy trình nghiền cơ học hoặc hóa học sau đó tẩy trắng bằng clo hoặc hydrogen peroxide để loại bỏ tạp chất và lignin.

2. Hoạt hóa Cellulose:
Sau khi chiết xuất cellulose, cần phải hoạt hóa nó để tạo điều kiện cho việc đưa vào các nhóm carboxylmethyl. Hoạt hóa thường đạt được bằng cách xử lý cellulose bằng kiềm như natri hydroxit (NaOH) hoặc natri cacbonat (Na2CO3) trong điều kiện nhiệt độ và áp suất được kiểm soát. Xử lý kiềm làm giãn các sợi cellulose và tăng khả năng phản ứng của chúng bằng cách phá vỡ các liên kết hydro nội phân tử và liên phân tử.

3. Phản ứng cacboxymethyl hóa:
Sau đó, xenluloza hoạt hóa được đưa vào phản ứng cacboxymethyl hóa, trong đó nhóm cacboxymethyl (-CH2COOH) được đưa vào nhóm hydroxyl của chuỗi xenluloza. Phản ứng này thường được thực hiện bằng cách cho xenluloza hoạt hóa phản ứng với natri monocloaxetat (SMCA) khi có mặt chất xúc tác kiềm như natri hiđroxit (NaOH). Phản ứng có thể được biểu diễn như sau:

Xenlulozơ + Axit cloroaxetic → Cacboxymetyl xenlulozơ + NaCl

Các điều kiện phản ứng bao gồm nhiệt độ, thời gian phản ứng, nồng độ thuốc thử và độ pH được kiểm soát cẩn thận để đảm bảo năng suất cao và mức độ thay thế mong muốn (DS) đề cập đến số lượng trung bình các nhóm cacboxymethyl được đưa vào trên một đơn vị glucose của chuỗi xenlulo.

4. Trung hòa và rửa sạch:
Sau phản ứng carboxymethyl hóa, carboxymethyl cellulose thu được được trung hòa để loại bỏ kiềm dư và axit cloroacetic chưa phản ứng. Điều này thường đạt được bằng cách rửa sản phẩm bằng nước hoặc dung dịch axit loãng sau đó lọc để tách CMC rắn khỏi hỗn hợp phản ứng.

5. Thanh lọc:
CMC tinh khiết sau đó được rửa nhiều lần bằng nước để loại bỏ tạp chất như muối, thuốc thử chưa phản ứng và sản phẩm phụ. Có thể sử dụng phương pháp lọc hoặc ly tâm để tách CMC tinh khiết khỏi nước rửa.

6. Sấy khô:
Cuối cùng, carboxymethyl cellulose tinh khiết được sấy khô để loại bỏ độ ẩm còn lại và thu được sản phẩm mong muốn dưới dạng bột khô hoặc hạt. Quá trình sấy có thể được thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau như sấy bằng không khí, sấy chân không hoặc sấy phun tùy thuộc vào đặc tính mong muốn của sản phẩm cuối cùng.

7. Đặc tính và kiểm soát chất lượng:
khôCMCsản phẩm được đưa vào các kỹ thuật đặc tính khác nhau như quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR), cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) và đo độ nhớt để xác nhận cấu trúc hóa học, mức độ thay thế, trọng lượng phân tử và độ tinh khiết. Các thử nghiệm kiểm soát chất lượng cũng được thực hiện để đảm bảo rằng sản phẩm đáp ứng các thông số kỹ thuật cần thiết cho các ứng dụng dự định của nó.

quá trình chế tạo carboxymethyl cellulose bao gồm một số bước bao gồm chiết xuất cellulose từ nguồn tự nhiên, hoạt hóa, phản ứng carboxymethyl hóa, trung hòa, tinh chế, sấy khô và đặc tính hóa. Mỗi bước đòi hỏi phải kiểm soát cẩn thận các điều kiện và thông số phản ứng để đạt được năng suất cao, mức độ thay thế mong muốn và chất lượng của sản phẩm cuối cùng. CMC là một loại polyme được sử dụng rộng rãi với nhiều ứng dụng đa dạng do các đặc tính độc đáo và tính linh hoạt của nó.