सेल्युलोज ईथरीकरण संशोधन

01. सेलुलोज का परिचय

सेलुलोज ग्लूकोज से बना एक वृहद आणविक बहुकोशिकीय यौगिक है। यह जल और सामान्य कार्बनिक विलायकों में अघुलनशील है। यह पादप कोशिका भित्ति का मुख्य घटक है और प्रकृति में सबसे व्यापक रूप से वितरित और प्रचुर मात्रा में पाया जाने वाला बहुकोशिकीय यौगिक भी है।

सेल्यूलोज पृथ्वी पर सबसे प्रचुर मात्रा में पाया जाने वाला नवीकरणीय संसाधन है, और यह सबसे अधिक मात्रा में पाया जाने वाला प्राकृतिक बहुलक भी है। इसके कई फायदे हैं, जैसे नवीकरणीय होना, पूरी तरह से जैव अपघटनीय होना और अच्छी जैव अनुकूलता।

02. सेल्युलोज में संशोधन के कारण

सेल्यूलोज के वृहद अणुओं में बड़ी संख्या में -OH समूह होते हैं। हाइड्रोजन बंधों के प्रभाव के कारण, वृहद अणुओं के बीच बल अपेक्षाकृत अधिक होता है, जिससे गलनांक एन्थैल्पी △H अधिक होती है; दूसरी ओर, सेल्यूलोज के वृहद अणुओं में वलय होते हैं। इस संरचना के कारण, आणविक श्रृंखला की कठोरता अधिक होती है, जिससे गलनांक एन्ट्रॉपी परिवर्तन ΔS कम होता है। इन दो कारणों से पिघले हुए सेल्यूलोज का तापमान (= △H / △S) अधिक हो जाता है, और सेल्यूलोज का अपघटन तापमान अपेक्षाकृत कम होता है। इसलिए, जब सेल्यूलोज को एक निश्चित तापमान तक गर्म किया जाता है, तो रेशे दिखाई देने लगते हैं। यह घटना दर्शाती है कि सेल्यूलोज पिघलना शुरू होने से पहले ही विघटित हो जाता है, इसलिए सेल्यूलोज सामग्री के प्रसंस्करण में पहले पिघलाने और फिर सांचे में ढालने की विधि नहीं अपनाई जा सकती।

03. सेल्युलोज संशोधन का महत्व

जीवाश्म संसाधनों के धीरे-धीरे कम होने और रासायनिक फाइबर वस्त्रों के अपशिष्ट से उत्पन्न गंभीर पर्यावरणीय समस्याओं के कारण, प्राकृतिक नवीकरणीय फाइबर सामग्रियों का विकास और उपयोग एक ऐसा महत्वपूर्ण विषय बन गया है जिस पर लोगों का ध्यान केंद्रित है। सेल्युलोज प्रकृति में सबसे प्रचुर मात्रा में पाया जाने वाला नवीकरणीय प्राकृतिक संसाधन है। इसमें उत्कृष्ट गुण हैं जैसे कि अच्छी नमी सोखने की क्षमता, स्थैतिक प्रतिरोध, मजबूत वायु पारगम्यता, अच्छी रंगाई क्षमता, आरामदायक पहनावा, आसान कपड़ा प्रसंस्करण और जैव अपघटनीयता। इसके गुण रासायनिक फाइबर से अतुलनीय हैं।

सेल्यूलोज अणुओं में बड़ी संख्या में हाइड्रॉक्सिल समूह होते हैं, जो आसानी से अंतरा-आणविक और अंतरा-आणविक हाइड्रोजन बंध बना लेते हैं और उच्च तापमान पर बिना पिघले विघटित हो जाते हैं। हालांकि, सेल्यूलोज में अच्छी प्रतिक्रियाशीलता होती है और रासायनिक संशोधन या ग्राफ्टिंग अभिक्रिया द्वारा इसके हाइड्रोजन बंध को तोड़ा जा सकता है, जिससे इसका गलनांक प्रभावी रूप से कम हो जाता है। विभिन्न औद्योगिक उत्पादों के रूप में, इसका व्यापक रूप से वस्त्र, झिल्ली पृथक्करण, प्लास्टिक, तंबाकू और कोटिंग्स में उपयोग किया जाता है।

04. सेल्युलोज ईथरीकरण संशोधन

सेलुलोज ईथर, सेलुलोज के ईथरीकरण द्वारा निर्मित एक प्रकार का सेलुलोज व्युत्पन्न है। इसके उत्कृष्ट गाढ़ापन, पायसीकरण, निलंबन, फिल्म निर्माण, सुरक्षात्मक कोलाइड, नमी प्रतिधारण और आसंजन गुणों के कारण इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इसका उपयोग खाद्य पदार्थों, औषधियों, कागज निर्माण, पेंट, भवन निर्माण सामग्री आदि में होता है।

सेलुलोज का ईथरीकरण क्षारीय परिस्थितियों में एल्काइलेटिंग एजेंटों के साथ सेलुलोज आणविक श्रृंखला पर मौजूद हाइड्रॉक्सिल समूहों की अभिक्रिया से उत्पन्न होने वाले व्युत्पन्न पदार्थों की एक श्रृंखला है। हाइड्रॉक्सिल समूहों की खपत से अंतर-आणविक हाइड्रोजन बंधों की संख्या कम हो जाती है, जिससे अंतर-आणविक बल कम हो जाते हैं। इस प्रकार, सेलुलोज की ऊष्मीय स्थिरता में सुधार होता है, सामग्रियों के प्रसंस्करण प्रदर्शन में वृद्धि होती है और साथ ही सेलुलोज का गलनांक भी कम हो जाता है।

ईथरीकरण संशोधन के कारण सेल्युलोज के अन्य कार्यों पर पड़ने वाले प्रभावों के उदाहरण:

परिष्कृत कपास को मूल कच्चे माल के रूप में उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने क्षारीकरण और ईथरीकरण अभिक्रियाओं के माध्यम से एकसमान अभिक्रिया, उच्च श्यानता, अच्छी अम्ल प्रतिरोधकता और लवण प्रतिरोधकता वाले कार्बोक्सीमिथाइल हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल सेलुलोज कॉम्प्लेक्स ईथर को तैयार करने के लिए एक चरणबद्ध ईथरीकरण प्रक्रिया का प्रयोग किया। एक चरणबद्ध ईथरीकरण प्रक्रिया का उपयोग करके, उत्पादित कार्बोक्सीमिथाइल हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल सेलुलोज में अच्छी लवण प्रतिरोधकता, अम्ल प्रतिरोधकता और घुलनशीलता पाई गई। प्रोपिलीन ऑक्साइड और क्लोरोएसिटिक अम्ल की सापेक्ष मात्रा को बदलकर, विभिन्न कार्बोक्सीमिथाइल और हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल सांद्रता वाले उत्पाद तैयार किए जा सकते हैं। परीक्षण परिणामों से पता चलता है कि एक चरणबद्ध विधि द्वारा उत्पादित कार्बोक्सीमिथाइल हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल सेलुलोज का उत्पादन चक्र छोटा है, विलायक की खपत कम है, और उत्पाद में एकसंयोजक और द्विसंयोजक लवणों के प्रति उत्कृष्ट प्रतिरोधकता और अच्छी अम्ल प्रतिरोधकता है।

05. सेल्युलोज ईथरीकरण संशोधन की संभावना

सेल्युलोज एक महत्वपूर्ण रासायनिक और रासायनिक कच्चा माल है जो संसाधनों से भरपूर, पर्यावरण के अनुकूल और नवीकरणीय है। सेल्युलोज के ईथरीकरण संशोधन से प्राप्त व्युत्पन्न उत्कृष्ट प्रदर्शन, व्यापक उपयोग और उत्कृष्ट प्रभाव रखते हैं, और राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था और सामाजिक विकास की जरूरतों को काफी हद तक पूरा करते हैं। निरंतर तकनीकी प्रगति और भविष्य में व्यावसायीकरण की प्राप्ति के साथ, यदि सेल्युलोज व्युत्पन्न के संश्लेषण कच्चे माल और संश्लेषण विधियों का अधिक औद्योगीकरण किया जा सके, तो इनका अधिक पूर्ण उपयोग होगा और अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला साकार होगी।