Karboksimetilsellülozanın hazırlanması

Karboksimetilsellüloza (CMC)Bitki hüceyrə divarlarında tapılan təbii polisaxarid olan sellülozadan əldə edilən çox yönlü suda həll olan polimerdir. CMC, qatılaşdırma, stabilləşdirmə, bağlama, film əmələ gətirmə və suyun saxlanması kimi unikal xüsusiyyətlərinə görə qida, əczaçılıq, kosmetika, tekstil, kağız və bir çox digər sahələrdə geniş tətbiq tapır. CMC-nin hazırlanması, təbii mənbələrdən sellülozanın çıxarılmasından başlayaraq, karboksimetil qruplarının daxil edilməsi üçün modifikasiyasından başlayaraq bir neçə mərhələni əhatə edir.

1. Sellülozanın çıxarılması:
CMC-nin hazırlanmasında ilk addım ağac sellülozası, pambıq lintləri və ya digər bitki lifləri kimi təbii mənbələrdən sellülozun çıxarılmasıdır. Sellüloza adətən pulpalama, ağartma və təmizləmə daxil olmaqla bir sıra proseslər vasitəsilə əldə edilir. Məsələn, ağac sellülozası mexaniki və ya kimyəvi pulpalama prosesləri ilə əldə edilə bilər, ardınca çirkləri və liqnini təmizləmək üçün xlor və ya hidrogen peroksid ilə ağartma aparılır.

2. Sellülozanın aktivləşdirilməsi:
Sellüloza çıxarıldıqdan sonra, karboksimetil qruplarının daxil olmasını asanlaşdırmaq üçün onu aktivləşdirmək lazımdır. Aktivləşdirmə adətən sellülozanı natrium hidroksid (NaOH) və ya natrium karbonat (Na2CO3) kimi qələvi ilə temperatur və təzyiqin nəzarət altında işlənməsi ilə əldə edilir. Qələvi emalı sellüloz liflərini şişirdir və daxili və molekullararası hidrogen rabitələrini qıraraq onların reaktivliyini artırır.

3. Karboksimetilləşmə reaksiyası:
Aktivləşdirilmiş sellüloza daha sonra karboksimetilləşmə reaksiyasına məruz qalır və burada karboksimetil qrupları (-CH2COOH) sellüloza zəncirlərinin hidroksil qruplarına daxil edilir. Bu reaksiya adətən aktivləşdirilmiş sellüloza natrium hidroksid (NaOH) kimi qələvi katalizatorun iştirakı ilə natrium monoxloroasetat (SMCA) ilə reaksiyaya girməklə həyata keçirilir. Reaksiya aşağıdakı kimi təmsil oluna bilər:

Sellüloza + Xlorosirkə turşusu → Karboksimetil Sellüloza + NaCl

Temperatur, reaksiya müddəti, reagentlərin konsentrasiyası və pH daxil olmaqla reaksiya şərtləri yüksək məhsuldarlıq və istənilən əvəzetmə dərəcəsini (DS) təmin etmək üçün diqqətlə idarə olunur ki, bu da selüloz zəncirinin qlükoza vahidi başına daxil olan karboksimetil qruplarının orta sayına aiddir.

4. Neytrallaşdırma və Yuma:
Karboksimetilləşmə reaksiyasından sonra, əmələ gələn karboksimetil sellüloza artıq qələvi və reaksiyaya girməmiş xlorosirkə turşusunu təmizləmək üçün neytrallaşdırılır. Bu, adətən məhsulu su və ya seyreltilmiş turşu məhlulu ilə yumaqla və ardınca bərk CMC-ni reaksiya qarışığından ayırmaq üçün filtrasiya etməklə əldə edilir.

5. Təmizləmə:
Təmizlənmiş CMC daha sonra duzlar, reaksiyaya girməmiş reagentlər və yan məhsullar kimi çirkləri təmizləmək üçün su ilə dəfələrlə yuyulur. Təmizlənmiş CMC-ni yuma suyundan ayırmaq üçün filtrasiya və ya santrifüqləmə tətbiq oluna bilər.

6. Qurutma:
Nəhayət, təmizlənmiş karboksimetil sellüloza qalıq nəmi aradan qaldırmaq və istənilən məhsulu quru toz və ya qranullar şəklində əldə etmək üçün qurudulur. Qurutma, son məhsulun istənilən xüsusiyyətlərindən asılı olaraq, hava ilə qurutma, vakuumla qurutma və ya spreylə qurutma kimi müxtəlif üsullarla həyata keçirilə bilər.

7. Xarakterizasiya və Keyfiyyətə Nəzarət:
QurudulmuşCMCMəhsulun kimyəvi quruluşunu, əvəzetmə dərəcəsini, molekulyar çəkisini və saflığını təsdiqləmək üçün Furye çevirmə infraqırmızı spektroskopiyası (FTIR), nüvə maqnit rezonansı (NMR) və özlülük ölçmələri kimi müxtəlif xarakteristika üsullarına məruz qalır. Məhsulun nəzərdə tutulan tətbiqləri üçün tələb olunan spesifikasiyalara cavab verdiyini təmin etmək üçün keyfiyyətə nəzarət testləri də aparılır.

Karboksimetilsellülozanın hazırlanması təbii mənbələrdən sellülozanın çıxarılması, aktivləşdirilməsi, karboksimetilləşmə reaksiyası, neytrallaşdırma, təmizləmə, qurutma və xarakteristika daxil olmaqla bir neçə mərhələni əhatə edir. Hər bir mərhələ yüksək məhsuldarlığa, istənilən əvəzetmə dərəcəsinə və son məhsulun keyfiyyətinə nail olmaq üçün reaksiya şərtlərinə və parametrlərinə diqqətlə nəzarət etməyi tələb edir. CMC, unikal xüsusiyyətləri və çox yönlülüyü sayəsində müxtəlif tətbiqlərə malik geniş istifadə olunan bir polimerdir.