सेल्युलोज इथरीफिकेशन सुधारणा

०१. सेल्युलोजचा परिचय

सेल्युलोज हा ग्लुकोजपासून बनलेला एक बृहत्-आण्विक पॉलिसॅकराइड आहे. तो पाण्यात आणि सामान्य सेंद्रिय द्रावकांमध्ये अविद्राव्य असतो. तो वनस्पतींच्या पेशीभित्तीचा मुख्य घटक असून, निसर्गात सर्वाधिक प्रमाणात आढळणारा आणि सर्वाधिक व्यापकपणे वितरित पॉलिसॅकराइड देखील आहे.

सेल्युलोज हे पृथ्वीवरील सर्वात मुबलक प्रमाणात आढळणारे अक्षय संसाधन आहे आणि सर्वाधिक साठा असलेला नैसर्गिक पॉलिमर देखील आहे. अक्षय, पूर्णपणे जैवविघटनशील आणि उत्तम जैवसुसंगत असण्याचे फायदे त्यात आहेत.

०२. सेल्युलोजमध्ये बदल करण्याची कारणे

सेल्युलोजच्या बृहदरेणूंमध्ये मोठ्या संख्येने -OH गट असतात. हायड्रोजन बंधांच्या प्रभावामुळे, बृहदरेणूंमधील बल तुलनेने मोठे असते, ज्यामुळे वितळण्याची एन्थाल्पी △H जास्त असते; दुसरीकडे, सेल्युलोजच्या बृहदरेणूंमध्ये वलये असतात. या रचनेमुळे, रेणूंच्या साखळीची दृढता जास्त असते, ज्यामुळे वितळण्याच्या एन्ट्रॉपीमधील बदल ΔS कमी होतो. या दोन कारणांमुळे वितळलेल्या सेल्युलोजचे तापमान (= △H / △S ) वाढते आणि सेल्युलोजचे विघटन तापमान तुलनेने कमी असते. म्हणून, जेव्हा सेल्युलोजला एका विशिष्ट तापमानापर्यंत गरम केले जाते, तेव्हा तंतू तयार होण्याची घटना दिसून येते, म्हणजेच सेल्युलोज वितळण्यास सुरुवात होण्यापूर्वीच त्याचे विघटन झालेले असते. त्यामुळे, सेल्युलोज पदार्थांवर प्रक्रिया करताना प्रथम वितळवून नंतर साच्यात ओतण्याची पद्धत वापरता येत नाही.

०३. सेल्युलोज बदलाचे महत्त्व

जीवाश्म संसाधनांचा हळूहळू होणारा ऱ्हास आणि टाकाऊ रासायनिक फायबरयुक्त वस्त्रांमुळे निर्माण होणाऱ्या वाढत्या गंभीर पर्यावरणीय समस्यांमुळे, नैसर्गिक नवीकरणीय फायबर सामग्रीचा विकास आणि वापर हा लोकांच्या लक्ष वेधून घेणाऱ्या प्रमुख विषयांपैकी एक बनला आहे. सेल्युलोज हे निसर्गातील सर्वात मुबलक प्रमाणात आढळणारे नवीकरणीय नैसर्गिक संसाधन आहे. त्यात उत्तम आर्द्रताशोषकता, स्थिरविद्युतरोधकता, मजबूत हवा पारगम्यता, चांगली रंगाईक्षमता, परिधान करण्यास आरामदायक, वस्त्र प्रक्रियेसाठी सुलभता आणि जैवविघटनशीलता यांसारखे उत्कृष्ट गुणधर्म आहेत. त्याची वैशिष्ट्ये रासायनिक फायबरशी अतुलनीय आहेत.

सेल्युलोजच्या रेणूंमध्ये मोठ्या संख्येने हायड्रॉक्सिल गट असतात, ज्यामुळे आंतररेणवीय आणि आंतररेणवीय हायड्रोजन बंध सहजपणे तयार होतात आणि उच्च तापमानात ते वितळल्याशिवाय विघटित होतात. तथापि, सेल्युलोजमध्ये चांगली अभिक्रियाशीलता असते आणि रासायनिक बदल किंवा ग्राफ्टिंग अभिक्रियेद्वारे त्याचे हायड्रोजन बंध नष्ट केले जाऊ शकतात, ज्यामुळे त्याचा वितळणांक प्रभावीपणे कमी करता येतो. विविध औद्योगिक उत्पादने म्हणून, त्याचा वापर वस्त्रोद्योग, पडदा विलगीकरण, प्लॅस्टिक, तंबाखू आणि कोटिंग्जमध्ये मोठ्या प्रमाणावर केला जातो.

०४. सेल्युलोज इथरीफिकेशन सुधारणा

सेल्युलोज इथर हा सेल्युलोजच्या इथरीकरण प्रक्रियेद्वारे मिळवलेला एक प्रकारचा सेल्युलोज व्युत्पन्न आहे. त्याच्या उत्कृष्ट घट्टपणा, पायसीकरण, निलंबन, फिल्म निर्मिती, संरक्षक कलिल, ओलावा टिकवून ठेवणे आणि चिकटण्याच्या गुणधर्मांमुळे याचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो. याचा उपयोग अन्न, औषध, कागद निर्मिती, रंग, बांधकाम साहित्य इत्यादींमध्ये होतो.

सेल्युलोजचे इथरीफिकेशन म्हणजे सेल्युलोजच्या रेणू साखळीवरील हायड्रॉक्सिल गटांची, अल्कधर्मी परिस्थितीत अल्कायलेटिंग एजंट्ससोबत अभिक्रिया होऊन तयार होणाऱ्या व्युत्पन्नांची एक मालिका आहे. हायड्रॉक्सिल गटांच्या वापरामुळे आंतररेणवीय हायड्रोजन बंधांची संख्या कमी होते, ज्यामुळे आंतररेणवीय बले कमी होतात. परिणामी, सेल्युलोजची औष्णिक स्थिरता सुधारते, पदार्थांची प्रक्रियाक्षमता वाढते आणि त्याच वेळी सेल्युलोजचा वितलन बिंदू कमी होतो.

सेल्युलोजच्या इतर कार्यांवर इथरीफिकेशन बदलाच्या परिणामांची उदाहरणे:

शुद्ध केलेला कापूस मूळ कच्चा माल म्हणून वापरून, संशोधकांनी अल्कलीकरण आणि इथरीकरण अभिक्रियांद्वारे एक-चरण इथरीकरण प्रक्रियेद्वारे एकसमान अभिक्रिया, उच्च स्निग्धता, चांगली आम्ल प्रतिरोधकता आणि क्षार प्रतिरोधकता असलेला कार्बोक्सीमिथाइल हायड्रॉक्सीप्रोपाइल सेल्युलोज कॉम्प्लेक्स इथर तयार केला. एक-चरण इथरीकरण प्रक्रियेचा वापर करून, तयार झालेल्या कार्बोक्सीमिथाइल हायड्रॉक्सीप्रोपाइल सेल्युलोजमध्ये चांगली क्षार प्रतिरोधकता, आम्ल प्रतिरोधकता आणि विद्राव्यता असते. प्रोपिलीन ऑक्साईड आणि क्लोरोऍसिटिक ऍसिडचे सापेक्ष प्रमाण बदलून, वेगवेगळ्या प्रमाणात कार्बोक्सीमिथाइल आणि हायड्रॉक्सीप्रोपाइल असलेले पदार्थ तयार करता येतात. चाचणीच्या निकालांवरून असे दिसून येते की, एक-चरण पद्धतीने तयार केलेल्या कार्बोक्सीमिथाइल हायड्रॉक्सीप्रोपाइल सेल्युलोजचे उत्पादन चक्र लहान आहे, द्रावकाचा वापर कमी होतो आणि उत्पादनामध्ये एकसंयुजी व द्विसंयुजी क्षारांना उत्कृष्ट प्रतिकारशक्ती तसेच चांगली आम्ल प्रतिरोधकता असते.

०५. सेल्युलोज इथरीफिकेशन सुधारणेची शक्यता

सेल्युलोज हे एक महत्त्वाचे रसायन आणि रासायनिक कच्चा माल आहे, जे संसाधनांनी समृद्ध, हरित, पर्यावरणपूरक आणि नवीकरणीय आहे. सेल्युलोजच्या इथरीकरण आणि सुधारणेतून तयार होणाऱ्या डेरिव्हेटिव्ह्जची कार्यक्षमता उत्कृष्ट असून, त्यांचा उपयोग विस्तृत आहे आणि त्याचे परिणामही उत्तम आहेत. ते राष्ट्रीय अर्थव्यवस्थेच्या गरजा मोठ्या प्रमाणात पूर्ण करतात. तसेच, सामाजिक विकासाच्या गरजा पूर्ण करण्यासाठी, भविष्यात होणाऱ्या सततच्या तांत्रिक प्रगतीमुळे आणि व्यापारीकरणाच्या पूर्ततेमुळे, जर सेल्युलोज डेरिव्हेटिव्ह्जच्या संश्लेषणात्मक कच्च्या मालाचे आणि संश्लेषण पद्धतींचे अधिक औद्योगिकीकरण करता आले, तर त्यांचा अधिक पूर्णपणे उपयोग केला जाईल आणि त्यांच्या उपयोगाची व्याप्ती अधिक वाढेल.