হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজ (HPMC) হলো এক ধরনের নন-আয়নিক সেলুলোজ মিশ্রিত ইথার। আয়নিক মিথাইল কার্বোক্সিমিথাইল সেলুলোজ মিশ্রিত ইথারের মতো এটি ভারী ধাতুর সাথে বিক্রিয়া করে না। হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজে মিথোক্সিল ও হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল উপাদানের বিভিন্ন অনুপাত এবং ভিন্ন সান্দ্রতার কারণে, বিভিন্ন বৈশিষ্ট্যসম্পন্ন অনেক প্রকারভেদ রয়েছে। উদাহরণস্বরূপ, উচ্চ মিথোক্সিল ও নিম্ন হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল উপাদানের কার্যকারিতা মিথাইল সেলুলোজের কাছাকাছি, আবার নিম্ন মিথোক্সিল ও উচ্চ হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল উপাদানের কার্যকারিতা হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইল সেলুলোজের কাছাকাছি। তবে, প্রতিটি প্রকারভেদে অল্প পরিমাণে হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল গ্রুপ বা অল্প পরিমাণে মিথোক্সিল গ্রুপ থাকলেও, জৈব দ্রাবকে এদের দ্রবণীয়তা বা জলীয় দ্রবণে এদের ফ্লোকুলেশন তাপমাত্রার মধ্যে ব্যাপক পার্থক্য দেখা যায়।
(1) হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজের দ্রবণীয়তার বৈশিষ্ট্য
①জলে হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজের দ্রবণীয়তা। হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজ আসলে প্রোপিলিন অক্সাইড (মিথোক্সিপ্রোপাইলিন) দ্বারা পরিবর্তিত এক প্রকার মিথাইলসেলুলোজ, তাই এর বৈশিষ্ট্য মিথাইল সেলুলোজের মতোই। সেলুলোজেরও ঠান্ডা জলে দ্রবণীয়তা এবং গরম জলে অদ্রবণীয়তার মতো একই বৈশিষ্ট্য রয়েছে। তবে, পরিবর্তিত হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল গ্রুপের কারণে, গরম জলে এর জেল তৈরির তাপমাত্রা মিথাইল সেলুলোজের চেয়ে অনেক বেশি। উদাহরণস্বরূপ, ২০°C তাপমাত্রায় ২% মিথোক্সি উপাদান, প্রতিস্থাপন মাত্রা DS=০.৭৩ এবং হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল উপাদান MS=০.৪৬ যুক্ত হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজের জলীয় দ্রবণের সান্দ্রতা ৫০০ mpa·s এবং এর জেল তৈরির তাপমাত্রা প্রায় ১০০°C পর্যন্ত পৌঁছাতে পারে, যেখানে একই তাপমাত্রায় মিথাইল সেলুলোজের ক্ষেত্রে তা মাত্র প্রায় ৫৫°C। জলে এর দ্রবণীয়তার ক্ষেত্রেও ব্যাপক উন্নতি হয়েছে। উদাহরণস্বরূপ, গুঁড়ো করা হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজ (দানাদার আকৃতি ০.২~০.৫ মিমি, ২০°C তাপমাত্রায় ৪% জলীয় দ্রবণে ২pa•s সান্দ্রতা) কেনা যেতে পারে। কক্ষ তাপমাত্রায় এটি শীতলীকরণ ছাড়াই জলে সহজে দ্রবণীয়।
২ জৈব দ্রাবকে হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজের দ্রবণীয়তা মিথাইলসেলুলোজের চেয়েও ভালো। ২.১-এর উপরের পণ্যগুলির ক্ষেত্রে, উচ্চ-সান্দ্রতার হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজ, যাতে হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল MS=১.৫~১.৮ এবং মেথক্সি DS=০.২~১.০ থাকে এবং যার মোট প্রতিস্থাপন মাত্রা ১.৮-এর উপরে, তা অনার্দ্র মিথানল এবং ইথানল দ্রবণে মাঝারি দ্রবণীয় এবং তাপ-প্লাস্টিক ও জলে দ্রবণীয়। এটি মিথিলিন ক্লোরাইড এবং ক্লোরোফর্মের মতো ক্লোরিনেটেড হাইড্রোকার্বন এবং অ্যাসিটোন, আইসোপ্রোপানল ও ডাইঅ্যাসিটোন অ্যালকোহলের মতো জৈব দ্রাবকেও দ্রবণীয়। জৈব দ্রাবকে এর দ্রবণীয়তা জলে দ্রবণীয়তার চেয়ে ভালো।
(2) হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজের সান্দ্রতাকে প্রভাবিতকারী কারণসমূহ। হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজের আদর্শ সান্দ্রতা নির্ধারণ অন্যান্য সেলুলোজ ইথারের মতোই, এবং এটি ২০°C তাপমাত্রায় ২% জলীয় দ্রবণকে আদর্শ হিসেবে ব্যবহার করে পরিমাপ করা হয়। একই পণ্যের সান্দ্রতা ঘনত্ব বৃদ্ধির সাথে সাথে বৃদ্ধি পায়। একই ঘনত্বের ভিন্ন আণবিক ওজনের পণ্যগুলির ক্ষেত্রে, বৃহত্তর আণবিক ওজনের পণ্যটির সান্দ্রতা বেশি হয়। তাপমাত্রার সাথে এর সম্পর্ক মিথাইল সেলুলোজের মতোই। তাপমাত্রা বাড়লে সান্দ্রতা কমতে শুরু করে, কিন্তু যখন এটি একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় পৌঁছায়,
সান্দ্রতা হঠাৎ বেড়ে যায় এবং জেল তৈরি হয়। কম সান্দ্রতার পণ্যগুলির জেল তাপমাত্রা বেশি। এর জেল পয়েন্ট শুধুমাত্র ইথারের সান্দ্রতার সাথেই সম্পর্কিত নয়, বরং ইথারে থাকা মিথোক্সিল গ্রুপ এবং হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল গ্রুপের গঠনগত অনুপাত এবং মোট প্রতিস্থাপন মাত্রার আকারের সাথেও সম্পর্কিত। এটি অবশ্যই মনে রাখতে হবে যে হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজও একটি সিউডোপ্লাস্টিক, এবং এনজাইমেটিক অবক্ষয়ের সম্ভাবনা ছাড়া এর দ্রবণ কক্ষ তাপমাত্রায় সান্দ্রতার কোনো অবনতি ছাড়াই স্থিতিশীল থাকে।
(3) হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজের লবণ সহনশীলতা: যেহেতু হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজ একটি নন-আয়নিক ইথার, তাই এটি জলীয় মাধ্যমে আয়নিত হয় না, অন্যান্য আয়নিক সেলুলোজ ইথারের মতো নয়, উদাহরণস্বরূপ, কার্বোক্সিমিথাইল সেলুলোজ ভারী ধাতব আয়নের সাথে বিক্রিয়া করে দ্রবণে অধঃক্ষিপ্ত হয়। ক্লোরাইড, ব্রোমাইড, ফসফেট, নাইট্রেট ইত্যাদির মতো সাধারণ লবণ এর জলীয় দ্রবণে যোগ করলে অধঃক্ষেপ তৈরি হয় না। তবে, লবণ যোগ করলে এর জলীয় দ্রবণের ফ্লোকুলেশন তাপমাত্রার উপর কিছুটা প্রভাব পড়ে। লবণের ঘনত্ব বাড়লে জেল তাপমাত্রা কমে যায়। যখন লবণের ঘনত্ব ফ্লোকুলেশন পয়েন্টের নিচে থাকে, তখন দ্রবণের সান্দ্রতা বেড়ে যাওয়ার প্রবণতা দেখা যায়। তাই, প্রয়োগের ক্ষেত্রে, একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ লবণ যোগ করলে আরও সাশ্রয়ীভাবে ঘন করার প্রভাব অর্জন করা যায়। অতএব, কিছু প্রয়োগের ক্ষেত্রে, ঘন করার প্রভাব অর্জনের জন্য উচ্চ ঘনত্বের ইথার দ্রবণের চেয়ে সেলুলোজ ইথার এবং লবণের মিশ্রণ ব্যবহার করা ভালো।
(4) হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজের অ্যাসিড এবং ক্ষার প্রতিরোধ ক্ষমতা হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজ সাধারণত অ্যাসিড এবং ক্ষারের প্রতি স্থিতিশীল এবং pH 2~12 পরিসরে প্রভাবিত হয় না। এটি নির্দিষ্ট পরিমাণ হালকা অ্যাসিড, যেমন ফর্মিক অ্যাসিড, অ্যাসিটিক অ্যাসিড, সাইট্রিক অ্যাসিড, সাকসিনিক অ্যাসিড, ফসফরিক অ্যাসিড, বোরিক অ্যাসিড ইত্যাদি সহ্য করতে পারে। কিন্তু ঘন অ্যাসিড সান্দ্রতা কমানোর প্রভাব ফেলে। কস্টিক সোডা, কস্টিক পটাশ এবং চুন জলের মতো ক্ষার এর উপর কোনো প্রভাব ফেলে না, তবে তারা দ্রবণের সান্দ্রতা সামান্য বাড়িয়ে দিতে পারে এবং তারপর ধীরে ধীরে কমিয়ে দেয়।
(5) হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজের মিশ্রণযোগ্যতা: হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজ দ্রবণ পানিতে দ্রবণীয় পলিমার যৌগের সাথে মিশে উচ্চ সান্দ্রতা সহ একটি অভিন্ন এবং স্বচ্ছ দ্রবণ তৈরি করতে পারে। এই পলিমার যৌগগুলির মধ্যে রয়েছে পলিইথিলিন গ্লাইকোল, পলিভিনাইল অ্যাসিটেট, পলিসিলিকন, পলিমিথাইলভিনাইলসিলোক্সেন, হাইড্রোক্সিইথাইল সেলুলোজ এবং মিথাইল সেলুলোজ। প্রাকৃতিক উচ্চ আণবিক যৌগ যেমন গাম অ্যারাবিক, লোকাস্ট বিন গাম, কারায়া গাম ইত্যাদিরও এর দ্রবণের সাথে ভালো সামঞ্জস্য রয়েছে। হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজ স্টিয়ারিক অ্যাসিড বা পামিটিক অ্যাসিডের ম্যানিটল এস্টার বা সরবিটল এস্টারের সাথেও মেশানো যেতে পারে এবং গ্লিসারিন, সরবিটল এবং ম্যানিটলের সাথেও মেশানো যেতে পারে, এবং এই যৌগগুলি সেলুলোজের জন্য হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজ প্লাস্টিসাইজার হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে।
(6) হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজের অদ্রবণীয় পানিতে দ্রবণীয় সেলুলোজ ইথারগুলিকে পৃষ্ঠে অ্যালডিহাইডের সাথে ক্রস-লিঙ্ক করা যেতে পারে, যাতে এই পানিতে দ্রবণীয় ইথারগুলি দ্রবণে অধঃক্ষিপ্ত হয় এবং পানিতে অদ্রবণীয় হয়ে যায়। যে অ্যালডিহাইডগুলি হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজকে অদ্রবণীয় করে তোলে তার মধ্যে রয়েছে ফর্মালডিহাইড, গ্লাইঅক্সাল, সাকসিনিক অ্যালডিহাইড, অ্যাডিপ্যালডিহাইড ইত্যাদি। ফর্মালডিহাইড ব্যবহার করার সময়, দ্রবণের pH মানের দিকে বিশেষ মনোযোগ দেওয়া উচিত, যার মধ্যে গ্লাইঅক্সাল দ্রুত প্রতিক্রিয়া করে, তাই শিল্প উৎপাদনে গ্লাইঅক্সাল সাধারণত একটি ক্রসলিঙ্কিং এজেন্ট হিসাবে ব্যবহৃত হয়। দ্রবণে এই ধরণের ক্রস-লিঙ্কিং এজেন্টের পরিমাণ হল ইথারের ভরের 0.2%~10%, বিশেষত 7%~10%, উদাহরণস্বরূপ, 3.3%~6% গ্লাইঅক্সাল সবচেয়ে উপযুক্ত। সাধারণত, এই পদ্ধতি অনুসরণ করা হয়।
তাপমাত্রা ০~৩০℃ এবং সময়কাল ১~১২০ মিনিট। ক্রস-লিংকিং বিক্রিয়াটি অম্লীয় পরিবেশে সম্পন্ন করতে হয়। সাধারণত, প্রথমে দ্রবণে অজৈব তীব্র অ্যাসিড বা জৈব কার্বক্সিলিক অ্যাসিড যোগ করে দ্রবণের pH প্রায় ২~৬, বিশেষত ৪~৬ এর মধ্যে, সমন্বয় করা হয় এবং তারপর ক্রস-লিংকিং বিক্রিয়াটি সম্পন্ন করার জন্য অ্যালডিহাইড যোগ করা হয়। ব্যবহৃত অ্যাসিডগুলোর মধ্যে রয়েছে হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড, সালফিউরিক অ্যাসিড, ফসফরিক অ্যাসিড, ফরমিক অ্যাসিড, অ্যাসিটিক অ্যাসিড, হাইড্রোক্সিঅ্যাসিটিক অ্যাসিড, সাকসিনিক অ্যাসিড বা সাইট্রিক অ্যাসিড ইত্যাদি, যার মধ্যে ফরমিক অ্যাসিড বা অ্যাসিটিক অ্যাসিড ব্যবহার করা বাঞ্ছনীয় এবং ফরমিক অ্যাসিড সর্বোত্তম। অ্যাসিড এবং অ্যালডিহাইড একই সাথেও যোগ করা যেতে পারে, যাতে দ্রবণটি কাঙ্ক্ষিত pH পরিসরের মধ্যে ক্রস-লিংকিং বিক্রিয়ায় অংশ নিতে পারে। এই বিক্রিয়াটি প্রায়শই সেলুলোজ ইথার তৈরির প্রক্রিয়ার চূড়ান্ত পর্যায়ে ব্যবহৃত হয়। সেলুলোজ ইথার অদ্রবণীয় হয়ে যাওয়ার পর, এটি ব্যবহার করা সুবিধাজনক।
ধৌতকরণ ও বিশুদ্ধকরণের জন্য ২০~২৫℃ তাপমাত্রার পানি প্রয়োজন। পণ্যটি ব্যবহারের সময়, দ্রবণের pH ক্ষারীয় করার জন্য এতে ক্ষারীয় পদার্থ যোগ করা যেতে পারে, এবং পণ্যটি দ্রবণে দ্রুত দ্রবীভূত হবে। সেলুলোজ ইথার দ্রবণ দিয়ে ফিল্ম তৈরি করার পর সেটিকে একটি অদ্রবণীয় ফিল্মে পরিণত করার ক্ষেত্রেও এই পদ্ধতিটি প্রযোজ্য।
(7) হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজের এনজাইম প্রতিরোধ ক্ষমতা তাত্ত্বিকভাবে সেলুলোজ ডেরিভেটিভের ক্ষেত্রে, যেমন প্রতিটি অ্যানহাইড্রোগ্লুকোজ গ্রুপে যদি একটি দৃঢ়ভাবে সংযুক্ত প্রতিস্থাপক গ্রুপ থাকে, তবে এটি অণুজীব দ্বারা সহজে সংক্রমিত হয় না, কিন্তু বাস্তবে যখন সমাপ্ত পণ্যে প্রতিস্থাপনের মান 1 অতিক্রম করে, তখন এটিও এনজাইম দ্বারা ভেঙে যায়, যার অর্থ হল সেলুলোজ চেইনের প্রতিটি গ্রুপের প্রতিস্থাপনের মাত্রা যথেষ্ট একরূপ নয়, এবং অণুজীবগুলি অপ্রতিস্থাপিত অ্যানহাইড্রোগ্লুকোজ গ্রুপকে ক্ষয় করে শর্করা তৈরি করতে পারে, যা অণুজীবদের শোষণের জন্য পুষ্টি হিসাবে কাজ করে। অতএব, যদি সেলুলোজের ইথারিফিকেশন প্রতিস্থাপনের মাত্রা বৃদ্ধি পায়, তবে সেলুলোজ ইথারের এনজাইমেটিক ক্ষয় প্রতিরোধের ক্ষমতাও বৃদ্ধি পাবে। প্রতিবেদন অনুসারে, নিয়ন্ত্রিত পরিস্থিতিতে, এনজাইমের হাইড্রোলাইসিসের ফলে হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজ (DS=1.9)-এর অবশিষ্ট সান্দ্রতা ১৩.২%, মিথাইলসেলুলোজ (DS=1.83)-এর ৭.৩%, মিথাইলসেলুলোজ (DS=1.66)-এর ৩.৮% এবং হাইড্রোক্সিইথাইল সেলুলোজের ১.৭% হয়। এতে দেখা যায় যে, হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজের একটি শক্তিশালী এনজাইম-প্রতিরোধী ক্ষমতা রয়েছে। অতএব, হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজের চমৎকার এনজাইম প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং এর ভালো বিচ্ছুরণযোগ্যতা, ঘনকরণ ও ফিল্ম তৈরির বৈশিষ্ট্যের কারণে এটি ওয়াটার-ইমালশন কোটিং ইত্যাদিতে ব্যবহৃত হয় এবং সাধারণত এতে কোনো প্রিজারভেটিভ যোগ করার প্রয়োজন হয় না। তবে, দ্রবণের দীর্ঘমেয়াদী সংরক্ষণ বা বাইরে থেকে সম্ভাব্য দূষণের ক্ষেত্রে সতর্কতা হিসেবে প্রিজারভেটিভ যোগ করা যেতে পারে এবং এর নির্বাচন দ্রবণের চূড়ান্ত প্রয়োজনীয়তা অনুযায়ী নির্ধারণ করা হয়। ফেনাইলমারকিউরিক অ্যাসিটেট এবং ম্যাঙ্গানিজ ফ্লুরোসিলিকেট কার্যকর সংরক্ষক হলেও, এগুলোর বিষাক্ততা রয়েছে, তাই ব্যবহারের ক্ষেত্রে অবশ্যই সতর্ক থাকতে হবে। সাধারণত, প্রতি লিটার দ্রবণে ১ থেকে ৫ মিলিগ্রাম ফেনাইলমারকিউরিক অ্যাসিটেট যোগ করা যেতে পারে।
(8) হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজ ফিল্মের কার্যকারিতা হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজের চমৎকার ফিল্ম তৈরির বৈশিষ্ট্য রয়েছে। এর জলীয় দ্রবণ বা জৈব দ্রাবক দ্রবণ একটি কাঁচের প্লেটে প্রলেপ দেওয়া হয় এবং শুকানোর পরে এটি বর্ণহীন এবং স্বচ্ছ হয়ে যায়। এবং শক্ত ফিল্ম। এর ভালো আর্দ্রতা প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে এবং উচ্চ তাপমাত্রায় কঠিন থাকে। যদি হাইগ্রোস্কোপিক প্লাস্টিসাইজার যোগ করা হয়, তবে এর প্রসারণ এবং নমনীয়তা বাড়ানো যেতে পারে। নমনীয়তা বাড়ানোর ক্ষেত্রে, গ্লিসারিন এবং সরবিটলের মতো প্লাস্টিসাইজার সবচেয়ে উপযুক্ত। সাধারণত, দ্রবণের ঘনত্ব ২%~৩% এবং প্লাস্টিসাইজারের পরিমাণ সেলুলোজ ইথারের ১০%~২০%। যদি প্লাস্টিসাইজারের পরিমাণ খুব বেশি হয়, তবে উচ্চ আর্দ্রতায় কলয়েডাল ডিহাইড্রেশন সংকোচন ঘটবে। ফিল্মের প্রসার্য শক্তি
প্লাস্টিসাইজার যোগ করা হলে এর পরিমাণ, প্লাস্টিসাইজার ছাড়া ফিল্মের তুলনায় অনেক বেশি হয় এবং যোগ করা পরিমাণের বৃদ্ধির সাথে সাথে এটিও বৃদ্ধি পায়। ফিল্মের জলশোষণ ক্ষমতার ক্ষেত্রেও, প্লাস্টিসাইজারের পরিমাণ বৃদ্ধির সাথে সাথে তা-ও বৃদ্ধি পায়।
পোস্ট করার সময়: ২৪ নভেম্বর, ২০২২