كيف يتم تحضير هيدروكسي إيثيل السليلوز؟

هيدروكسي إيثيل السليلوزيُعدّ هيدروكسي إيثيل سليلوز مشتقًا هامًا من السليلوز. نظرًا لمزايا وفرة موارده الخام، وكونه متجددًا، وقابلًا للتحلل الحيوي، وغير سام، وتوافقه الحيوي الجيد، وعائده الوفير، فقد حظي باهتمام كبير في أبحاثه وتطبيقاته. تُعدّ قيمة اللزوجة مؤشرًا بالغ الأهمية لأداء هيدروكسي إيثيل سليلوز. في هذه الورقة البحثية، حُضّر هيدروكسي إيثيل سليلوز، بقيمة لزوجة تزيد عن 5×104 ميجا باسكال·ثانية ونسبة رماد أقل من 0.3%، بطريقة تخليق الطور السائل من خلال عملية القلوية والأثيرة ثنائية الخطوتين.

عملية القلوية هي عملية تحضير السليلوز القلوي. في هذه الورقة، تُستخدم طريقتان للقلوية. الطريقة الأولى هي استخدام الأسيتون كمخفف. تُقلى مادة السليلوز الخام مباشرةً في تركيز معين من محلول مائي من هيدروكسيد الصوديوم. بعد إجراء تفاعل القلوية، يُضاف عامل إيثر لإجراء تفاعل الأثر مباشرةً. الطريقة الثانية هي أن تُقلى مادة السليلوز الخام في محلول مائي من هيدروكسيد الصوديوم واليوريا، ويجب عصر السليلوز القلوي المُحضر بهذه الطريقة لإزالة الغسول الزائد قبل تفاعل الأثر. تم تحليل السليلوز القلوي المُحضر بطرق مختلفة بواسطة التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء وحيود الأشعة السينية. وفقًا لخصائص المنتجات المُحضرة بواسطة تفاعل الأثر، يتم تحديد طريقة الاختيار.

لتحديد أفضل عملية تخليق للأثيرة، تم أولاً تحليل آلية تفاعل مضادات الأكسدة، والغسول، وحمض الأسيتيك الجليدي في تفاعل الأثيرة. بعد ذلك، تم وضع البرنامج التجريبي لتفاعل العامل الواحد، وتحديد العوامل الأكثر تأثيرًا على أداء هيدروكسي إيثيل السليلوز المُحضر، واستخدام لزوجة المحلول المائي للمنتج بتركيز 2% كمؤشر مرجعي. أظهرت النتائج التجريبية أن عوامل مثل كمية المخفف المختارة، وكمية أكسيد الإيثيلين المضافة، وزمن القلوية، ودرجة حرارة وزمن التفاعل الأول، ودرجة حرارة وزمن التفاعل الثاني، جميعها لها تأثير كبير على أداء المنتج. وُضع مخطط تجربة متعامد بسبعة عوامل وثلاثة مستويات، ويمكن لمنحنى التأثير المستمد من النتائج التجريبية تحليل العوامل الأولية والثانوية واتجاه تأثير كل عامل بصريًا. ولتحضير منتجات ذات قيم لزوجة أعلى، تم وضع مخطط تجريبي مُحسّن، وتم تحديد المخطط الأمثل لتحضير هيدروكسي إيثيل السليلوز من خلال النتائج التجريبية.

خصائص اللزوجة العالية المحضرةهيدروكسي إيثيل السليلوزتم تحليلها واختبارها، بما في ذلك تحديد اللزوجة ومحتوى الرماد ونفاذية الضوء ومحتوى الرطوبة وما إلى ذلك، من خلال التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء والرنين النووي المغناطيسي والكروماتوغرافيا الغازية والحيود بالأشعة السينية والتحليل الحراري التفاضلي الوزني وطرق التوصيف الأخرى المستخدمة لتحليل وتوصيف بنية المنتج وتوحيد الاستبدال ودرجة الاستبدال المولي والتبلور والاستقرار الحراري وما إلى ذلك. تشير طرق الاختبار إلى معايير ASTM.

هيدروكسي إيثيل السليلوز، أحد مشتقات السليلوز المهمة، يحظى باهتمام كبير نظرًا لوفرة موارده الخام، وكونه متجددًا، وقابلًا للتحلل الحيوي، وغير سام، ومتوافقًا حيويًا، وعالي الإنتاجية. تُعد لزوجة هيدروكسي إيثيل السليلوز مؤشرًا بالغ الأهمية على أدائه. تتجاوز لزوجة هيدروكسي إيثيل السليلوز المُحضر 5×104 ميجا باسكال/ثانية، ومحتوى الرماد أقل من 0.3%.

في هذه الورقة البحثية، تم تحضير هيدروكسي إيثيل السليلوز عالي اللزوجة بطريقة تخليق الطور السائل من خلال القلوية والأثيرة. عملية القلوية هي تحضير السليلوز القلوي. اختر من بين طريقتين للقلوية. الأولى هي قلوية مادة السليلوز مباشرةً باستخدام الأسيتون كمخفف في محلول هيدروكسيد الصوديوم المائي، ثم إجراء تفاعل أثيرة باستخدام عامل أثيرة. أما الطريقة الثانية فهي قلوية المادة السليلوزية في محلول هيدروكسيد الصوديوم المائي واليوريا. يجب إزالة القلوية الزائدة في السليلوز القلوي قبل التفاعل. في هذه الورقة البحثية، تمت دراسة أنواع مختلفة من السليلوز القلوي باستخدام مطيافية الأشعة تحت الحمراء وحيود الأشعة السينية. وأخيرًا، تم اعتماد الطريقة الثانية بناءً على خصائص نواتج الأثيرة.

لتحديد خطوات تحضير الأثيرة، دُرست آلية تفاعل مضادات الأكسدة والقلويات وحمض الأسيتيك الجليدي في عملية التحلل. حُددت العوامل المؤثرة في تحضير هيدروكسي إيثيل السليلوز من خلال تجربة عامل واحد، بناءً على قيمة لزوجة المنتج في محلول مائي بتركيز 2%. أظهرت النتائج التجريبية أن حجم المخفف، وكمية أكسيد الإيثيلين، وزمن القلوية، ودرجة حرارة وزمن عمليتي إعادة الترطيب الأولى والثانية لها تأثير كبير على أداء المنتج. وقد اعتُمدت طريقة السبعة عوامل والمستويات الثلاثة لتحديد أفضل طريقة تحضير.

نقوم بتحليل خصائص المحضرهيدروكسي إيثيل السليلوز، بما في ذلك اللزوجة والرماد ونفاذية الضوء والرطوبة وما إلى ذلك. تمت مناقشة الخصائص الهيكلية وتجانس الاستبدال ومولارية الاستبدال والتبلور والاستقرار الحراري باستخدام الأشعة تحت الحمراء والرنين النووي المغناطيسي والكروماتوغرافيا الغازية والحيود بالأشعة السينية وDSC وDAT، وتم اعتماد طرق الاختبار وفقًا لمعايير ASTM.