Карбоксиметил целлюлозын бэлтгэл

Карбоксиметил целлюлоз (CMC)нь ургамлын эсийн хананд агуулагддаг байгалийн полисахарид болох целлюлозоос гаргаж авсан олон талын усанд уусдаг полимер юм. CMC нь өтгөрүүлэх, тогтворжуулах, холбох, хальс үүсгэх, ус хадгалах зэрэг өвөрмөц шинж чанаруудын ачаар хүнс, эм, гоо сайхан, нэхмэл эдлэл, цаас болон бусад олон салбарт өргөн хэрэглэгддэг. CMC бэлтгэх нь байгалийн эх үүсвэрээс целлюлозыг гаргаж авахаас эхлээд карбоксиметил бүлгийг нэвтрүүлэх хүртэл өөрчлөх хэд хэдэн үе шатыг хамардаг.

1. Целлюлозыг гаргаж авах:
CMC бэлтгэх эхний алхам бол модны целлюлоз, хөвөнгийн хөвөн эсвэл бусад ургамлын ширхэг зэрэг байгалийн эх үүсвэрээс целлюлозыг гаргаж авах явдал юм. Целлюлозыг ихэвчлэн целлюлоз, цайруулах, цэвэршүүлэх зэрэг хэд хэдэн процессоор гаргаж авдаг. Жишээлбэл, модны целлюлозыг механик эсвэл химийн целлюлозын процессоор гаргаж авч, дараа нь хольц болон лигнинийг арилгахын тулд хлор эсвэл устөрөгчийн хэт исэлээр цайруулж болно.

2. Целлюлозын идэвхжил:
Целлюлозыг гаргаж авсны дараа карбоксиметил бүлгийг нэвтрүүлэхийн тулд идэвхжүүлэх шаардлагатай. Идэвхжүүлэлтийг ихэвчлэн температур, даралтын хяналттай нөхцөлд целлюлозыг натрийн гидроксид (NaOH) эсвэл натрийн карбонат (Na2CO3) зэрэг шүлтээр боловсруулах замаар хийдэг. Шүлтлэг боловсруулалт нь целлюлозын ширхэгийг хавдаж, молекул доторх болон молекул хоорондын устөрөгчийн холбоог тасалснаар тэдгээрийн урвалд орох чадварыг нэмэгдүүлдэг.

3. Карбоксиметилжих урвал:
Идэвхжүүлсэн целлюлозыг дараа нь карбоксиметилжих урвалд оруулж, карбоксиметил бүлгүүдийг (-CH2COOH) целлюлозын гинжин хэлхээний гидроксил бүлэгт оруулдаг. Энэ урвалыг ихэвчлэн идэвхжүүлсэн целлюлозыг натрийн монохлорацетат (SMCA)-тай натрийн гидроксид (NaOH) зэрэг шүлтлэг катализаторын дэргэд урвалд оруулснаар явуулдаг. Урвалыг дараах байдлаар дүрсэлж болно:

Целлюлоз + Хлорацетийн хүчил → Карбоксиметил целлюлоз + NaCl

Температур, урвалын хугацаа, урвалжийн концентраци, рН зэрэг урвалын нөхцлийг өндөр гарц болон хүссэн орлуулалтын түвшинг (DS) хангахын тулд сайтар хянадаг бөгөөд энэ нь целлюлозын гинжин хэлхээний глюкозын нэгж тутамд нэвтрүүлсэн карбоксиметил бүлгийн дундаж тоог хэлнэ.

4. Саармагжуулах ба угаах:
Карбоксиметилжих урвалын дараа үүссэн карбоксиметил целлюлозыг илүүдэл шүлт болон урвалд ороогүй хлорацетик хүчлийг зайлуулахын тулд саармагжуулдаг. Үүнийг ихэвчлэн бүтээгдэхүүнийг ус эсвэл шингэрүүлсэн хүчлийн уусмалаар угааж, дараа нь хатуу CMC-г урвалын хольцоос салгахын тулд шүүж хийдэг.

5. Цэвэршүүлэлт:
Цэвэршүүлсэн CMC-г давс, урвалд ороогүй урвалж, дайвар бүтээгдэхүүн зэрэг хольцыг зайлуулахын тулд усаар олон удаа угаана. Цэвэршүүлсэн CMC-г угаасан уснаас ялгахын тулд шүүх эсвэл центрифуг ашиглаж болно.

6. Хатаах:
Эцэст нь цэвэршүүлсэн карбоксиметил целлюлозыг үлдэгдэл чийгийг арилгаж, хүссэн бүтээгдэхүүнийг хуурай нунтаг эсвэл мөхлөг хэлбэрээр авахын тулд хатаана. Хатаах ажлыг эцсийн бүтээгдэхүүний хүссэн шинж чанараас хамааран агаар хатаах, вакуум хатаах эсвэл шүрших хатаах зэрэг янз бүрийн аргаар хийж болно.

7. Онцлог шинж чанар ба чанарын хяналт:
ХатаасанCMCБүтээгдэхүүний химийн бүтэц, орлуулалтын зэрэг, молекулын жин, цэвэр байдлыг баталгаажуулахын тулд Фурье хувиргасан хэт улаан туяаны спектроскопи (FTIR), цөмийн соронзон резонанс (NMR), зуурамтгай чанарын хэмжилт зэрэг янз бүрийн шинж чанарын аргуудад хамрагддаг. Бүтээгдэхүүн нь зориулалтын дагуу хэрэглэхэд шаардлагатай үзүүлэлтүүдийг хангаж байгаа эсэхийг баталгаажуулахын тулд чанарын хяналтын туршилтыг мөн хийдэг.

Карбоксиметил целлюлоз бэлтгэх нь байгалийн эх үүсвэрээс целлюлозыг гаргаж авах, идэвхжүүлэх, карбоксиметилжих урвал, саармагжуулах, цэвэршүүлэх, хатаах, шинж чанар тогтоох зэрэг хэд хэдэн үе шатыг хамардаг. Өндөр гарц, хүссэн орлуулалтын түвшин, эцсийн бүтээгдэхүүний чанарыг хангахын тулд үе шат бүр нь урвалын нөхцөл, параметрүүдийг сайтар хянахыг шаарддаг. CMC нь өвөрмөц шинж чанар, олон талт байдлаасаа шалтгаалан олон төрлийн хэрэглээтэй өргөн хэрэглэгддэг полимер юм.