મિથાઈલ હાઈડ્રોક્સીથાઈલ સેલ્યુલોઝ કેવી રીતે તૈયાર થાય છે?

પૃષ્ઠભૂમિ અને ઝાંખી

સેલ્યુલોઝ ઈથર એ રાસાયણિક સારવાર દ્વારા કુદરતી પોલિમર સેલ્યુલોઝમાંથી બનાવવામાં આવતી વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતી પોલિમર ફાઇન રાસાયણિક સામગ્રી છે. 19મી સદીમાં સેલ્યુલોઝ નાઈટ્રેટ અને સેલ્યુલોઝ એસિટેટના ઉત્પાદન પછી, રસાયણશાસ્ત્રીઓએ ઘણા સેલ્યુલોઝ ઈથરના સેલ્યુલોઝ ડેરિવેટિવ્ઝની શ્રેણી વિકસાવી છે, અને ઘણા ઔદ્યોગિક ક્ષેત્રોને સંડોવતા, સતત નવા એપ્લિકેશન ક્ષેત્રો શોધવામાં આવ્યા છે. સોડિયમ જેવા સેલ્યુલોઝ ઈથર ઉત્પાદનોકાર્બોક્સિમિથાઈલ સેલ્યુલોઝ (CMC), ઇથિલ સેલ્યુલોઝ (EC), હાઇડ્રોક્સિએથિલ સેલ્યુલોઝ (HEC), હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ સેલ્યુલોઝ (HPC), મિથાઈલ હાઇડ્રોક્સાઇથાઇલ સેલ્યુલોઝ (MHEC)અનેમિથાઈલ હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ સેલ્યુલોઝ (MHPC)અને અન્ય સેલ્યુલોઝ ઇથર્સ "ઔદ્યોગિક મોનોસોડિયમ ગ્લુટામેટ" તરીકે ઓળખાય છે અને તેનો ઉપયોગ તેલ ડ્રિલિંગ, બાંધકામ, કોટિંગ્સ, ખોરાક, દવા અને દૈનિક રસાયણોમાં વ્યાપકપણે થાય છે.

હાઇડ્રોક્સીઇથિલ મિથાઇલ સેલ્યુલોઝ (MHPC) એક ગંધહીન, સ્વાદહીન, બિન-ઝેરી સફેદ પાવડર છે જેને ઠંડા પાણીમાં ઓગાળીને પારદર્શક ચીકણું દ્રાવણ બનાવી શકાય છે. તેમાં જાડું થવું, બંધનકર્તા, વિખેરવું, પ્રવાહી મિશ્રણ બનાવવું, ફિલ્મ બનાવવી, સસ્પેન્ડ કરવું, શોષવું, જેલિંગ કરવું, સપાટીને સક્રિય કરવી, ભેજ જાળવી રાખવી અને કોલોઇડનું રક્ષણ કરવું જેવા લક્ષણો છે. જલીય દ્રાવણના સપાટીના સક્રિય કાર્યને કારણે, તેનો ઉપયોગ કોલોઇડલ રક્ષણાત્મક એજન્ટ, પ્રવાહી મિશ્રણ કરનાર અને વિખેરનાર તરીકે થઈ શકે છે. હાઇડ્રોક્સીઇથિલ મિથાઇલ સેલ્યુલોઝ જલીય દ્રાવણમાં સારી હાઇડ્રોફિલિસિટી હોય છે અને તે એક કાર્યક્ષમ પાણી જાળવી રાખવાનો એજન્ટ છે. હાઇડ્રોક્સીઇથિલ મિથાઇલ સેલ્યુલોઝમાં હાઇડ્રોક્સીઇથિલ જૂથો હોવાથી, તેમાં લાંબા ગાળાના સંગ્રહ દરમિયાન સારી એન્ટિ-માઇલ્ડ્યુ ક્ષમતા, સારી સ્નિગ્ધતા સ્થિરતા અને માઇલ્ડ્યુ પ્રતિકાર છે.

હાઇડ્રોક્સીઇથિલ મિથાઈલસેલ્યુલોઝ (HEMC) ઇથિલિન ઓક્સાઇડ સબસ્ટિટ્યુએન્ટ્સ (MS 0.3~0.4) ને મિથાઈલસેલ્યુલોઝ (MC) માં દાખલ કરીને તૈયાર કરવામાં આવે છે, અને તેનો ક્ષાર પ્રતિકાર અસંશોધિત પોલિમર કરતા વધુ સારો છે. મિથાઈલસેલ્યુલોઝનું જલીકરણ તાપમાન પણ MC કરતા વધારે છે.

માળખું

લક્ષણ

હાઇડ્રોક્સાઇથિલ મિથાઇલસેલ્યુલોઝ (HEMC) ની મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ છે:

૧. દ્રાવ્યતા: પાણીમાં અને કેટલાક કાર્બનિક દ્રાવકોમાં દ્રાવ્ય. HEMC ઠંડા પાણીમાં ઓગાળી શકાય છે. તેની સૌથી વધુ સાંદ્રતા ફક્ત સ્નિગ્ધતા દ્વારા નક્કી થાય છે. દ્રાવ્યતા સ્નિગ્ધતા સાથે બદલાય છે. સ્નિગ્ધતા જેટલી ઓછી હશે, તેટલી દ્રાવ્યતા વધારે હશે.

2. ક્ષાર પ્રતિકાર: HEMC ઉત્પાદનો બિન-આયોનિક સેલ્યુલોઝ ઇથર્સ છે અને પોલીઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ નથી, તેથી જ્યારે ધાતુના ક્ષાર અથવા કાર્બનિક ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ અસ્તિત્વમાં હોય ત્યારે તેઓ જલીય દ્રાવણમાં પ્રમાણમાં સ્થિર હોય છે, પરંતુ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સનો વધુ પડતો ઉમેરો જિલેશન અને અવક્ષેપનું કારણ બની શકે છે.

3. સપાટીની પ્રવૃત્તિ: જલીય દ્રાવણના સપાટી સક્રિય કાર્યને કારણે, તેનો ઉપયોગ કોલોઇડલ રક્ષણાત્મક એજન્ટ, ઇમલ્સિફાયર અને વિખેરનાર તરીકે થઈ શકે છે.

4. થર્મલ જેલ: જ્યારે HEMC ઉત્પાદનોના જલીય દ્રાવણને ચોક્કસ તાપમાને ગરમ કરવામાં આવે છે, ત્યારે તે અપારદર્શક બને છે, જેલ બને છે અને અવક્ષેપિત થાય છે, પરંતુ જ્યારે તેને સતત ઠંડુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે તે મૂળ દ્રાવણ સ્થિતિમાં પાછું આવે છે, અને જે તાપમાને આ જેલ અને અવક્ષેપ થાય છે તે મુખ્યત્વે તેમના પર આધાર રાખે છે. લુબ્રિકન્ટ્સ, સસ્પેન્ડિંગ એઇડ્સ, રક્ષણાત્મક કોલોઇડ્સ, ઇમલ્સિફાયર વગેરે.

5. મેટાબોલિક જડતા અને ઓછી ગંધ અને સુગંધ: HEMC નો ઉપયોગ ખોરાક અને દવામાં વ્યાપકપણે થાય છે કારણ કે તે ચયાપચય પામતું નથી અને તેમાં ગંધ અને સુગંધ ઓછી હોય છે.

6. ફૂગ પ્રતિકાર: HEMC માં લાંબા ગાળાના સંગ્રહ દરમિયાન પ્રમાણમાં સારી ફૂગ પ્રતિકાર અને સારી સ્નિગ્ધતા સ્થિરતા હોય છે.

7. PH સ્થિરતા: HEMC ઉત્પાદનોના જલીય દ્રાવણની સ્નિગ્ધતા એસિડ અથવા આલ્કલીથી ભાગ્યે જ પ્રભાવિત થાય છે, અને pH મૂલ્ય 3.0 થી 11.0 ની રેન્જમાં પ્રમાણમાં સ્થિર છે.

અરજી

જલીય દ્રાવણમાં સપાટી-સક્રિય કાર્યને કારણે હાઇડ્રોક્સીથાઇલ મિથાઈલસેલ્યુલોઝનો ઉપયોગ કોલોઇડલ રક્ષણાત્મક એજન્ટ, ઇમલ્સિફાયર અને ડિસ્પર્સન્ટ તરીકે થઈ શકે છે. તેના ઉપયોગના ઉદાહરણો નીચે મુજબ છે:

1. સિમેન્ટની કામગીરી પર હાઇડ્રોક્સીઇથિલ મિથાઇલસેલ્યુલોઝની અસર. હાઇડ્રોક્સીઇથિલ મિથાઇલસેલ્યુલોઝ એક ગંધહીન, સ્વાદહીન, બિન-ઝેરી સફેદ પાવડર છે જેને ઠંડા પાણીમાં ઓગાળીને પારદર્શક ચીકણું દ્રાવણ બનાવી શકાય છે. તેમાં જાડું થવું, બંધનકર્તા, વિખેરવું, પ્રવાહી મિશ્રણ કરવું, ફિલ્મ બનાવવી, સસ્પેન્ડ કરવું, શોષવું, જેલિંગ કરવું, સપાટીને સક્રિય કરવી, ભેજ જાળવી રાખવો અને કોલોઇડનું રક્ષણ કરવું જેવા લક્ષણો છે. જલીય દ્રાવણમાં સપાટી સક્રિય કાર્ય હોવાથી, તેનો ઉપયોગ કોલોઇડલ રક્ષણાત્મક એજન્ટ, ઇમલ્સિફાયર અને વિખેરનાર તરીકે થઈ શકે છે. હાઇડ્રોક્સીઇથિલ મિથાઇલસેલ્યુલોઝ જલીય દ્રાવણમાં સારી હાઇડ્રોફિલિસિટી હોય છે અને તે એક કાર્યક્ષમ પાણી જાળવી રાખવાનું એજન્ટ છે.

2. એક અત્યંત લવચીક રાહત પેઇન્ટ તૈયાર કરવામાં આવે છે, જે વજન દ્વારા ભાગોમાં નીચેના કાચા માલમાંથી બનાવવામાં આવે છે: 150-200 ગ્રામ ડીઆયોનાઇઝ્ડ પાણી; 60-70 ગ્રામ શુદ્ધ એક્રેલિક ઇમલ્શન; 550-650 ગ્રામ ભારે કેલ્શિયમ; 70-90 ગ્રામ ટેલ્કમ પાવડર; બેઝ સેલ્યુલોઝ જલીય દ્રાવણ 30-40 ગ્રામ; લિગ્નોસેલ્યુલોઝ જલીય દ્રાવણ 10-20 ગ્રામ; ફિલ્મ બનાવનાર સહાય 4-6 ગ્રામ; એન્ટિસેપ્ટિક અને ફૂગનાશક 1.5-2.5 ગ્રામ; ડિસ્પર્સન્ટ 1.8-2.2 ગ્રામ; ભીનાશક એજન્ટ 1.8-2.2 ગ્રામ; 3.5-4.5 ગ્રામ; ઇથિલિન ગ્લાયકોલ 9-11 ગ્રામ; હાઇડ્રોક્સિએથિલ મિથાઇલસેલ્યુલોઝ જલીય દ્રાવણ પાણીમાં 2-4% હાઇડ્રોક્સિએથિલ મિથાઇલસેલ્યુલોઝ ઓગાળીને બનાવવામાં આવે છે; લિગ્નોસેલ્યુલોઝ જલીય દ્રાવણ 1-3% લિગ્નોસેલ્યુલોઝ પાણીમાં ઓગાળીને બનાવવામાં આવે છે.

તૈયારી

હાઇડ્રોક્સાઇથિલ મિથાઇલ સેલ્યુલોઝની તૈયારી પદ્ધતિ, પદ્ધતિ એ છે કે રિફાઇન્ડ કપાસનો ઉપયોગ કાચા માલ તરીકે થાય છે, અને ઇથિલિન ઓક્સાઇડનો ઉપયોગ ઇથેરિફિકેશન એજન્ટ તરીકે હાઇડ્રોક્સાઇથિલ મિથાઇલ સેલ્યુલોઝ તૈયાર કરવા માટે થાય છે. હાઇડ્રોક્સાઇથિલ મિથાઇલ સેલ્યુલોઝ તૈયાર કરવા માટે કાચા માલના વજનના ભાગો નીચે મુજબ છે: દ્રાવક તરીકે ટોલ્યુએન અને આઇસોપ્રોપેનોલ મિશ્રણના 700-800 ભાગ, પાણીના 30-40 ભાગ, સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડના 70-80 ભાગ, રિફાઇન્ડ કપાસના 80-85 ભાગ, ઓક્સિઇથેનના 20-28 ભાગ, મિથાઇલ ક્લોરાઇડના 80-90 ભાગ, ગ્લેશિયલ એસિટિક એસિડના 16-19 ભાગ; ચોક્કસ પગલાં છે:

પ્રથમ પગલું, પ્રતિક્રિયા કીટલીમાં, ટોલ્યુએન અને આઇસોપ્રોપેનોલ મિશ્રણ, પાણી અને સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ ઉમેરો, 60-80 ° સે સુધી ગરમ કરો, 20-40 મિનિટ સુધી ગરમ રાખો;

બીજું પગલું, આલ્કલાઈઝેશન: ઉપરોક્ત સામગ્રીને 30-50°C સુધી ઠંડુ કરો, શુદ્ધ કપાસ ઉમેરો, ટોલ્યુએન અને આઇસોપ્રોપેનોલ મિશ્રણ દ્રાવકનો છંટકાવ કરો, 0.006Mpa સુધી વેક્યુમાઇઝ કરો, 3 રિપ્લેસમેન્ટ માટે નાઇટ્રોજન ભરો, અને રિપ્લેસમેન્ટ પછી આલ્કલાઈઝેશન કરો, આલ્કલાઈઝેશનની સ્થિતિઓ છે: આલ્કલાઈઝેશનનો સમય 2 કલાક છે, અને આલ્કલાઈઝેશનનું તાપમાન 30°C થી 50°C છે;

ત્રીજું પગલું, ઇથેરિફિકેશન: આલ્કલાઈઝેશન પૂર્ણ થયા પછી, રિએક્ટરને 0.05-0.07MPa સુધી ખાલી કરવામાં આવે છે, અને 30-50 મિનિટ માટે ઇથિલિન ઓક્સાઇડ અને મિથાઈલ ક્લોરાઇડ ઉમેરવામાં આવે છે; ઇથેરિફિકેશનનો પ્રથમ તબક્કો: 40-60°C, 1.0-2.0 કલાક, દબાણ 0.15 અને 0.3Mpa વચ્ચે નિયંત્રિત થાય છે; ઇથેરિફિકેશનનો બીજો તબક્કો: 60～90℃, 2.0～2.5 કલાક, દબાણ 0.4 અને 0.8Mpa વચ્ચે નિયંત્રિત થાય છે;

ચોથું પગલું, તટસ્થીકરણ: માપેલ ગ્લેશિયલ એસિટિક એસિડને વરસાદના કેટલમાં અગાઉથી ઉમેરો, તટસ્થીકરણ માટે ઇથેરિફાઇડ સામગ્રીમાં દબાવો, વરસાદ માટે તાપમાન 75-80°C સુધી વધારો, તાપમાન 102°C સુધી વધે છે, અને pH મૂલ્ય 6 હોવાનું જાણવા મળે છે. 8 વાગ્યે, દ્રાવ્યીકરણ પૂર્ણ થાય છે; દ્રાવ્યીકરણ ટાંકી 90°C થી 100°C તાપમાને રિવર્સ ઓસ્મોસિસ ઉપકરણ દ્વારા ટ્રીટ કરાયેલ નળના પાણીથી ભરવામાં આવે છે;

પાંચમું પગલું, કેન્દ્રત્યાગી ધોવાણ: ચોથા પગલામાં સામગ્રીને આડી સ્ક્રુ સેન્ટ્રીફ્યુજ દ્વારા સેન્ટ્રીફ્યુજ કરવામાં આવે છે, અને અલગ કરેલી સામગ્રીને ગરમ પાણીથી ભરેલી વોશિંગ ટાંકીમાં સ્થાનાંતરિત કરવામાં આવે છે જેથી સામગ્રી ધોવા માટે અગાઉથી તૈયાર કરી શકાય;

છઠ્ઠું પગલું, કેન્દ્રત્યાગી સૂકવણી: ધોયેલા પદાર્થને આડા સ્ક્રુ સેન્ટ્રીફ્યુજ દ્વારા ડ્રાયરમાં પહોંચાડવામાં આવે છે, અને પદાર્થને 150-170°C પર સૂકવવામાં આવે છે, અને સૂકા પદાર્થને કચડીને પેક કરવામાં આવે છે.

હાલની સેલ્યુલોઝ ઈથર ઉત્પાદન ટેકનોલોજીની તુલનામાં, આ શોધમાં ઈથિલીન ઓક્સાઇડનો ઉપયોગ ઈથેરીફિકેશન એજન્ટ તરીકે હાઈડ્રોક્સીઈથાઈલ મિથાઈલ સેલ્યુલોઝ તૈયાર કરવા માટે કરવામાં આવે છે, જેમાં હાઈડ્રોક્સીઈથાઈલ જૂથો હોવાને કારણે સારી માઇલ્ડ્યુ પ્રતિકારકતા હોય છે. લાંબા ગાળાના સંગ્રહ દરમિયાન તેમાં સારી સ્નિગ્ધતા સ્થિરતા અને માઇલ્ડ્યુ પ્રતિકારકતા હોય છે. તેનો ઉપયોગ અન્ય સેલ્યુલોઝ ઈથરને બદલે કરી શકાય છે.