মিথাইল হাইড্রোক্সিইথাইল সেলুলোজ কীভাবে প্রস্তুত করা হয়?

পটভূমি এবং সংক্ষিপ্ত বিবরণ

সেলুলোজ ইথার হলো একটি বহুল ব্যবহৃত পলিমার সূক্ষ্ম রাসায়নিক উপাদান, যা প্রাকৃতিক পলিমার সেলুলোজ থেকে রাসায়নিক প্রক্রিয়ার মাধ্যমে তৈরি করা হয়। ঊনবিংশ শতাব্দীতে সেলুলোজ নাইট্রেট এবং সেলুলোজ অ্যাসিটেট তৈরির পর, রসায়নবিদরা বহু সেলুলোজ ইথারের বিভিন্ন সেলুলোজ ডেরিভেটিভ তৈরি করেছেন এবং ক্রমাগত নতুন নতুন প্রয়োগক্ষেত্র আবিষ্কৃত হয়েছে, যা বহু শিল্প খাতকে অন্তর্ভুক্ত করেছে। সোডিয়ামের মতো সেলুলোজ ইথার পণ্যসমূহকার্বোক্সিমিথাইল সেলুলোজ (সিএমসি), ইথাইল সেলুলোজ (EC), হাইড্রোক্সিইথাইল সেলুলোজ (HEC), হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল সেলুলোজ (HPC), মিথাইল হাইড্রোক্সিইথাইল সেলুলোজ (MHEC)এবংমিথাইল হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল সেলুলোজ (MHPC)এবং অন্যান্য সেলুলোজ ইথারসমূহ “শিল্প মনোসোডিয়াম গ্লুটামেট” নামে পরিচিত এবং তেল উত্তোলন, নির্মাণ, প্রলেপ, খাদ্য, ঔষধ এবং দৈনন্দিন রাসায়নিক শিল্পে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়ে আসছে।

হাইড্রোক্সিইথাইল মিথাইল সেলুলোজ (MHPC) হলো একটি গন্ধহীন, স্বাদহীন, অ-বিষাক্ত সাদা পাউডার যা ঠান্ডা জলে দ্রবীভূত হয়ে একটি স্বচ্ছ ও সান্দ্র দ্রবণ তৈরি করে। এর মধ্যে ঘন করা, বন্ধন তৈরি করা, বিচ্ছুরণ করা, ইমালসিফাই করা, ফিল্ম তৈরি করা, সাসপেন্ড করা, শোষণ করা, জেল তৈরি করা, সারফেস অ্যাক্টিভ হওয়া, আর্দ্রতা বজায় রাখা এবং কলয়েডকে রক্ষা করার বৈশিষ্ট্য রয়েছে। এর জলীয় দ্রবণের সারফেস অ্যাক্টিভ কার্যকারিতার কারণে, এটি কলয়েড রক্ষাকারী এজেন্ট, ইমালসিফায়ার এবং ডিসপারসেন্ট হিসেবে ব্যবহার করা যেতে পারে। হাইড্রোক্সিইথাইল মিথাইলসেলুলোজের জলীয় দ্রবণের ভালো হাইড্রোফিলিসিটি রয়েছে এবং এটি একটি কার্যকর জল ধারণকারী এজেন্ট। যেহেতু হাইড্রোক্সিইথাইল মিথাইলসেলুলোজে হাইড্রোক্সিইথাইল গ্রুপ থাকে, তাই দীর্ঘমেয়াদী সংরক্ষণের সময় এর ছত্রাক-প্রতিরোধী ক্ষমতা, সান্দ্রতার স্থিতিশীলতা এবং ছত্রাক প্রতিরোধ ক্ষমতা ভালো থাকে।

মিথাইলসেলুলোজ (MC)-এর মধ্যে ইথিলিন অক্সাইড প্রতিস্থাপক (MS 0.3~0.4) প্রবর্তন করে হাইড্রোক্সিইথাইল মিথাইলসেলুলোজ (HEMC) প্রস্তুত করা হয়, এবং এর লবণ প্রতিরোধ ক্ষমতা অপরিবর্তিত পলিমারগুলোর চেয়ে ভালো। মিথাইলসেলুলোজের জেল তৈরির তাপমাত্রাও MC-এর চেয়ে বেশি।

কাঠামো

বৈশিষ্ট্য

হাইড্রোক্সিইথাইল মিথাইলসেলুলোজ (HEMC)-এর প্রধান বৈশিষ্ট্যগুলো হলো:

১. দ্রবণীয়তা: এটি জল এবং কিছু জৈব দ্রাবকে দ্রবণীয়। HEMC ঠান্ডা জলে দ্রবীভূত হতে পারে। এর সর্বোচ্চ ঘনত্ব শুধুমাত্র সান্দ্রতা দ্বারা নির্ধারিত হয়। দ্রবণীয়তা সান্দ্রতার সাথে পরিবর্তিত হয়। সান্দ্রতা যত কম, দ্রবণীয়তা তত বেশি।

২. লবণ সহনশীলতা: HEMC পণ্যগুলি হলো নন-আয়নিক সেলুলোজ ইথার এবং এগুলি পলিইলেক্ট্রোলাইট নয়, তাই ধাতব লবণ বা জৈব ইলেক্ট্রোলাইটের উপস্থিতিতে এগুলি জলীয় দ্রবণে তুলনামূলকভাবে স্থিতিশীল থাকে, কিন্তু অতিরিক্ত ইলেক্ট্রোলাইট যোগ করলে জেল তৈরি হতে পারে এবং অধঃক্ষেপ পড়তে পারে।

৩. পৃষ্ঠীয় সক্রিয়তা: জলীয় দ্রবণের পৃষ্ঠীয় সক্রিয়তার কারণে, এটিকে কলয়েডীয় প্রতিরক্ষামূলক এজেন্ট, ইমালসিফায়ার এবং ডিসপারসেন্ট হিসেবে ব্যবহার করা যায়।

৪. থার্মাল জেল: যখন HEMC পণ্যের জলীয় দ্রবণকে একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় উত্তপ্ত করা হয়, তখন এটি অস্বচ্ছ হয়ে যায়, জেল-এ পরিণত হয় এবং অধঃক্ষেপ তৈরি হয়, কিন্তু যখন এটিকে ক্রমাগত ঠান্ডা করা হয়, তখন এটি তার মূল দ্রবণ অবস্থায় ফিরে আসে, এবং যে তাপমাত্রায় এই জেল ও অধঃক্ষেপ তৈরি হয় তা মূলত এগুলোর উপর নির্ভর করে: লুব্রিক্যান্ট, সাসপেন্ডিং এইড, প্রতিরক্ষামূলক কলয়েড, ইমালসিফায়ার ইত্যাদি।

৫. বিপাকীয় নিষ্ক্রিয়তা এবং স্বল্প গন্ধ ও সুবাস: HEMC খাদ্য ও ঔষধে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয় কারণ এটি বিপাকিত হয় না এবং এর গন্ধ ও সুবাস স্বল্প।

৬. ছত্রাক প্রতিরোধ ক্ষমতা: HEMC-এর ছত্রাক প্রতিরোধ ক্ষমতা তুলনামূলকভাবে ভালো এবং দীর্ঘমেয়াদী সংরক্ষণের সময় এর সান্দ্রতা স্থিতিশীল থাকে।

৭. পিএইচ স্থিতিশীলতা: এইচইএমসি পণ্যের জলীয় দ্রবণের সান্দ্রতা অ্যাসিড বা ক্ষার দ্বারা প্রায় প্রভাবিত হয় না এবং এর পিএইচ মান ৩.০ থেকে ১১.০ পরিসরের মধ্যে তুলনামূলকভাবে স্থিতিশীল থাকে।

আবেদন

জলীয় দ্রবণে এর পৃষ্ঠ-সক্রিয়তার কারণে হাইড্রোক্সিইথাইল মিথাইলসেলুলোজকে কলয়েডীয় প্রতিরক্ষামূলক এজেন্ট, ইমালসিফায়ার এবং ডিসপারসেন্ট হিসেবে ব্যবহার করা যায়। এর প্রয়োগের উদাহরণগুলো নিম্নরূপ:

১. সিমেন্টের কার্যকারিতার উপর হাইড্রোক্সিইথাইল মিথাইলসেলুলোজের প্রভাব। হাইড্রোক্সিইথাইল মিথাইলসেলুলোজ হলো একটি গন্ধহীন, স্বাদহীন, অ-বিষাক্ত সাদা পাউডার যা ঠান্ডা জলে দ্রবীভূত হয়ে একটি স্বচ্ছ ও সান্দ্র দ্রবণ তৈরি করে। এর মধ্যে ঘন করা, বন্ধন তৈরি করা, বিচ্ছুরণ করা, ইমালসিফাই করা, ফিল্ম তৈরি করা, সাসপেন্ড করা, শোষণ করা, জেল তৈরি করা, পৃষ্ঠ-সক্রিয়তা, আর্দ্রতা বজায় রাখা এবং কলয়েড রক্ষা করার বৈশিষ্ট্য রয়েছে। যেহেতু এর জলীয় দ্রবণের একটি পৃষ্ঠ-সক্রিয় কার্যকারিতা রয়েছে, তাই এটি কলয়েড রক্ষাকারী এজেন্ট, ইমালসিফায়ার এবং ডিসপারসেন্ট হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে। হাইড্রোক্সিইথাইল মিথাইলসেলুলোজের জলীয় দ্রবণের ভালো জলগ্রাহিতা রয়েছে এবং এটি একটি কার্যকর জল ধারণকারী এজেন্ট।

২. একটি অত্যন্ত নমনীয় রিলিফ পেইন্ট প্রস্তুত করা হয়, যা ওজন অনুসারে নিম্নলিখিত কাঁচামাল দিয়ে তৈরি: ১৫০-২০০ গ্রাম ডিআয়োনাইজড পানি; ৬০-৭০ গ্রাম বিশুদ্ধ অ্যাক্রিলিক ইমালশন; ৫৫০-৬৫০ গ্রাম হেভি ক্যালসিয়াম; ৭০-৯০ গ্রাম ট্যালকম পাউডার; বেস সেলুলোজ জলীয় দ্রবণ ৩০-৪০ গ্রাম; লিগনোসেলুলোজ জলীয় দ্রবণ ১০-২০ গ্রাম; ফিল্ম-ফর্মিং এইড ৪-৬ গ্রাম; অ্যান্টিসেপটিক ও ছত্রাকনাশক ১.৫-২.৫ গ্রাম; ডিসপারসেন্ট ১.৮-২.২ গ্রাম; ওয়েটিং এজেন্ট ১.৮-২.২ গ্রাম; ৩.৫-৪.৫ গ্রাম; ইথিলিন গ্লাইকল ৯-১১ গ্রাম; পানিতে ২-৪% হাইড্রোক্সিইথাইল মিথাইলসেলুলোজ দ্রবীভূত করে হাইড্রোক্সিইথাইল মিথাইলসেলুলোজ জলীয় দ্রবণ তৈরি করা হয়; পানিতে ১-৩% লিগনোসেলুলোজ দ্রবীভূত করে লিগনোসেলুলোজ জলীয় দ্রবণ তৈরি করা হয়।

প্রস্তুতি

হাইড্রোক্সিইথাইল মিথাইল সেলুলোজ তৈরির একটি পদ্ধতি, এই পদ্ধতিতে পরিশোধিত তুলাকে কাঁচামাল হিসেবে এবং ইথিলিন অক্সাইডকে ইথারিফিকেশন এজেন্ট হিসেবে ব্যবহার করে হাইড্রোক্সিইথাইল মিথাইল সেলুলোজ প্রস্তুত করা হয়। হাইড্রোক্সিইথাইল মিথাইল সেলুলোজ তৈরির জন্য কাঁচামালের ওজনভিত্তিক পরিমাণ নিম্নরূপ: দ্রাবক হিসেবে ৭০০-৮০০ ভাগ টলুইন ও আইসোপ্রোপানলের মিশ্রণ, ৩০-৪০ ভাগ পানি, ৭০-৮০ ভাগ সোডিয়াম হাইড্রোক্সাইড, ৮০-৮৫ ভাগ পরিশোধিত তুলা, ২০-২৮ ভাগ অক্সিইথেন, ৮০-৯০ ভাগ মিথাইল ক্লোরাইড, ১৬-১৯ ভাগ গ্লেসিয়াল অ্যাসিটিক অ্যাসিড; এর নির্দিষ্ট ধাপগুলো হলো:

প্রথম ধাপে, বিক্রিয়া পাত্রে টলুইন ও আইসোপ্রোপানলের মিশ্রণ, পানি এবং সোডিয়াম হাইড্রোক্সাইড যোগ করে ৬০-৮০ ডিগ্রি সেলসিয়াস পর্যন্ত গরম করুন এবং ২০-৪০ মিনিট ধরে উষ্ণ রাখুন;

দ্বিতীয় ধাপ, ক্ষারীয়করণ: উপরোক্ত উপাদানগুলোকে ৩০-৫০°C তাপমাত্রায় ঠান্ডা করুন, পরিশোধিত তুলা যোগ করুন, টলুইন এবং আইসোপ্রোপানলের মিশ্র দ্রাবক স্প্রে করুন, ০.০০৬Mpa পর্যন্ত ভ্যাকুয়াম করুন, ৩ বার প্রতিস্থাপন করে নাইট্রোজেন ভরুন এবং প্রতিস্থাপনের পর ক্ষারীয়করণ সম্পন্ন করুন। ক্ষারীয়করণের শর্তগুলো হলো: ক্ষারীয়করণের সময় ২ ঘন্টা এবং ক্ষারীয়করণের তাপমাত্রা ৩০°C থেকে ৫০°C।

তৃতীয় ধাপ, ইথারিফিকেশন: অ্যালকালাইজেশন সম্পন্ন হওয়ার পর, রিয়্যাক্টরটিকে ০.০৫-০.০৭ মেগাপ্যাসকেলে বায়ুশূন্য করা হয় এবং ৩০-৫০ মিনিটের জন্য ইথিলিন অক্সাইড ও মিথাইল ক্লোরাইড যোগ করা হয়; ইথারিফিকেশনের প্রথম পর্যায়: ৪০-৬০°সে, ১.০-২.০ ঘণ্টা, চাপ ০.১৫ থেকে ০.৩ মেগাপ্যাসকেলের মধ্যে নিয়ন্ত্রণ করা হয়; ইথারিফিকেশনের দ্বিতীয় পর্যায়: ৬০～৯০℃, ২.০～২.৫ ঘণ্টা, চাপ ০.৪ থেকে ০.৮ মেগাপ্যাসকেলের মধ্যে নিয়ন্ত্রণ করা হয়;

চতুর্থ ধাপ, প্রশমন: আগে থেকে পরিমাপ করা গ্লেসিয়াল অ্যাসিটিক অ্যাসিড অধঃক্ষেপণ কেটলিতে যোগ করুন, প্রশমনের জন্য ইথারিফাইড পদার্থে চাপ দিন, অধঃক্ষেপণের জন্য তাপমাত্রা ৭৫-৮০°C পর্যন্ত বাড়ান, তাপমাত্রা ১০২°C পর্যন্ত বৃদ্ধি পায় এবং pH মান ৬ শনাক্ত করা হয়। রাত ৮টায়, দ্রাবক অপসারণ সম্পন্ন হয়; দ্রাবক অপসারণ ট্যাঙ্কটি ৯০°C থেকে ১০০°C তাপমাত্রায় রিভার্স অসমোসিস যন্ত্র দ্বারা পরিশোধিত কলের জল দিয়ে পূর্ণ করা হয়;

পঞ্চম ধাপ, কেন্দ্রাতিগ ধৌতকরণ: চতুর্থ ধাপের উপাদানটিকে একটি হরাইজন্টাল স্ক্রু সেন্ট্রিফিউজের মাধ্যমে কেন্দ্রাতিগ করা হয়, এবং পৃথক করা উপাদানটিকে ধৌত করার জন্য আগে থেকে গরম জলে পূর্ণ একটি ধৌতকরণ ট্যাঙ্কে স্থানান্তর করা হয়;

ষষ্ঠ ধাপ, কেন্দ্রাতিগ শুকানো: ধোয়া উপাদান একটি অনুভূমিক স্ক্রু সেন্ট্রিফিউজের মাধ্যমে ড্রায়ারে পাঠানো হয় এবং উপাদানটিকে ১৫০-১৭০° সেলসিয়াস তাপমাত্রায় শুকানো হয়, এবং শুকানো উপাদানটিকে চূর্ণ করে প্যাকেজ করা হয়।

প্রচলিত সেলুলোজ ইথার উৎপাদন প্রযুক্তির তুলনায়, এই উদ্ভাবনে ইথারিফিকেশন এজেন্ট হিসেবে ইথিলিন অক্সাইড ব্যবহার করে হাইড্রোক্সিইথাইল মিথাইল সেলুলোজ প্রস্তুত করা হয়, যাতে হাইড্রোক্সিইথাইল গ্রুপ থাকার কারণে এর ছত্রাক প্রতিরোধ ক্ষমতা ভালো। দীর্ঘমেয়াদী সংরক্ষণের সময় এর সান্দ্রতা স্থিতিশীলতা এবং ছত্রাক প্রতিরোধ ক্ষমতা ভালো থাকে। এটি অন্যান্য সেলুলোজ ইথারের পরিবর্তে ব্যবহার করা যেতে পারে।