செல்லுலோஸ் ஈதர்கள் எவ்வாறு தயாரிக்கப்படுகின்றன?

செல்லுலோஸ் ஈதர்கள்தாவர செல் சுவர்களில் காணப்படும் மிகவும் செறிவான இயற்கை பாலிமரான செல்லுலோஸிலிருந்து பெறப்படும் நீரில் கரையக்கூடிய பாலிமர்களின் ஒரு குடும்பம் ஆகும். இந்த மாற்றியமைக்கப்பட்ட பாலிமர்கள் கட்டுமானம், மருந்துகள், உணவு, அழகுசாதனப் பொருட்கள் மற்றும் வண்ணப்பூச்சுகள் உள்ளிட்ட பரந்த அளவிலான தொழில்துறை மற்றும் வணிகப் பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளன. செல்லுலோஸ் ஈதர்களை உற்பத்தி செய்யும் செயல்முறையானது, அதன் கரைதிறன், வெப்ப நிலைத்தன்மை, பாகுத்தன்மை கட்டுப்பாடு மற்றும் செயல்பாட்டுப் பன்முகத்தன்மை ஆகியவற்றை மேம்படுத்துவதற்காக இயற்கை செல்லுலோஸை வேதியியல் ரீதியாக மாற்றுவதை உள்ளடக்கியுள்ளது.

1. மூலப்பொருள்: இயற்கை செல்லுலோஸ்

செல்லுலோஸ் ஈதர் உற்பத்தியில் பயன்படுத்தப்படும் முதன்மை மூலப்பொருள் சுத்திகரிக்கப்பட்ட செல்லுலோஸ் ஆகும், இது பொதுவாக பின்வருவனவற்றிலிருந்து பெறப்படுகிறது:

மரக்கூழ் (கடின மரம் அல்லது மென் மரம்)

பருத்தி இழைகள் (உயர் தூய்மை மூலம்)

செல்லுலோஸ் என்பது β-1,4-கிளைக்கோசிடிக் பிணைப்புகளால் இணைக்கப்பட்ட β-D-குளுக்கோஸ் அலகுகளின் நேரியல் சங்கிலிகளால் ஆன ஒரு பாலிசாக்கரைடு ஆகும். குளுக்கோஸ் அலகுகளில் உள்ள ஹைட்ராக்சில் தொகுதிகள் (–OH), செல்லுலோஸை அதிக வினைத்திறன் மிக்கதாகவும், வேதியியல் மாற்றியமைப்பிற்கு ஏற்றதாகவும் ஆக்குகின்றன.

2. செல்லுலோஸ் ஈதர்களின் வகைப்பாடு

செல்லுலோஸ் ஈதர்கள், செல்லுலோஸ் மூலக்கூறில் சேர்க்கப்படும் பதிலீடுகளை அடிப்படையாகக் கொண்டு பெயரிடப்படுகின்றன. மிகவும் பொதுவான வகைகள் பின்வருமாறு:

மெத்தில் செல்லுலோஸ் (MC)

ஹைட்ராக்ஸிஎத்தில் செல்லுலோஸ் (HEC)

ஹைட்ராக்ஸிப்ரோப்பில் மெத்தில்செல்லுலோஸ் (HPMC)

கார்பாக்சிமெத்தில் செல்லுலோஸ் (சிஎம்சி)

எத்தில் செல்லுலோஸ் (EC)

ஹைட்ராக்ஸிப்ரோப்பில் செல்லுலோஸ் (HPC)

பதிலீட்டின் வகையும் அளவும் இறுதிப் பொருளின் இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் பண்புகளைத் தீர்மானிக்கின்றன.

3. உற்பத்தியில் நிகழும் முக்கிய வேதி வினைகள்

செல்லுலோஸில் உள்ள ஹைட்ராக்சில் தொகுதிகளை ஈத்தராக்குவதன் மூலம் செல்லுலோஸ் ஈத்தர்கள் உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றன. இந்தப் பொதுவான செயல்முறையானது இரண்டு முக்கிய வேதி வினைகளை உள்ளடக்கியுள்ளது:

3.1. காரத்தன்மை ஆக்குதல் (செயல்படுத்தும் படிநிலை)

இந்தப் படிநிலையானது, செல்லுலோஸை கார செல்லுலோஸாக மாற்றுவதன் மூலம் ஈத்தரீகரணத்திற்குத் தயார் செய்கிறது:

எதிர்வினை:

NaOH (சோடியம் ஹைட்ராக்சைடு) ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளை உடைத்து, செல்லுலோஸ் இழைகளை வீங்கச் செய்து, அணுகல்தன்மையை அதிகரிக்கிறது.

செல்லுலோஸில் உள்ள ஹைட்ராக்சில் தொகுதிகள் செயல்படுத்தப்பட்டு கார செல்லுலோஸ் உருவாகிறது.

3.2. ஈத்தரீகரணம் (பதிலீட்டு வினை)

பின்னர் கார செல்லுலோஸ், விரும்பிய விளைபொருளைப் பொறுத்து, குறிப்பிட்ட ஈத்தராக்கும் முகவர்களுடன் வினைபுரிகிறது:

மெத்தில் செல்லுலோஸுக்கான மெத்தில் குளோரைடு (CH₃Cl)

ஹைட்ராக்ஸிஎத்தில் செல்லுலோஸுக்காக எத்திலீன் ஆக்சைடு (C₂H₄O) அல்லது குளோரோஎத்தனால்

ஹைட்ராக்ஸிபுரோப்பைல் தொகுதிகளுக்கான புரோப்பிலீன் ஆக்சைடு (C₃H₆O)

கார்பாக்ஸிமெத்தில் செல்லுலோஸுக்கான சோடியம் மோனோகுளோரோஅசிட்டேட்

எடுத்துக்காட்டு (MC உருவாக்கம்):

உதாரணம் (சிஎம்சி உருவாக்கம்):

பதிலீட்டின் அளவு (DS – பதிலீட்டுப் படிநிலை) மற்றும் ஈதர் தொகுதியின் வகை ஆகியவை, உருவாகும் செல்லுலோஸ் ஈதரின் கரைதிறன், பாகுத்தன்மை மற்றும் வெப்பப் பண்புகளைத் தீர்மானிக்கின்றன.

4. செல்லுலோஸ் ஈதர்களின் உற்பத்தி செயல்முறை

செல்லுலோஸ் ஈதர்களின் வணிக உற்பத்தி, பொதுவாக பல கவனமாகக் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட படிநிலைகளைக் கொண்ட ஒரு தொகுதி அல்லது தொடர்ச்சியான செயல்முறையைப் பின்பற்றுகிறது:

படி 1: செல்லுலோஸ் சுத்திகரிப்பு

பதப்படுத்தப்படாத செல்லுலோஸிலிருந்து லிக்னின், ஹெமிசெல்லுலோஸ் மற்றும் அசுத்தங்களை நீக்குவதற்காக, அது சுத்தம் செய்யப்பட்டு வெளுக்கப்படுகிறது.

மேம்பட்ட வினைத்திறனுக்காக இது உலர்த்தப்பட்டு, நுண்ணிய தூளாக அரைக்கப்படுகிறது.

படி 2: காரத்தன்மை ஆக்குதல்

செல்லுலோஸ், சோடியம் ஹைட்ராக்சைடு கரைசலுடன் கலக்கப்படுகிறது.

வினைத்திறனைக் கட்டுப்படுத்த, வெப்பநிலை 20°C முதல் 40°C வரை பராமரிக்கப்படுகிறது.

இந்த செயல்முறை செல்லுலோஸை கார செல்லுலோஸாக மாற்றுகிறது.

படி 3: ஈத்தரீகரண வினை

ஈத்தராக்கும் காரணியானது அழுத்தம் மற்றும் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட வெப்பநிலையில் சேர்க்கப்படுகிறது.

இலக்கு தயாரிப்பின் விவரக்குறிப்புகளுக்கு ஏற்ப, வினை நிலைமைகள் (வெப்பநிலை, நேரம், pH மற்றும் வினைபடு பொருளின் செறிவு) உகந்ததாக்கப்படுகின்றன.

NaCl, மெத்தனால் அல்லது கிளைக்கால் போன்ற துணை விளைபொருட்கள் உருவாகின்றன, அவற்றை பின்னர் அகற்ற வேண்டும்.

படி 4: நடுநிலையாக்கல்

வினைபுரியாத காரம், அசிட்டிக் அமிலம் அல்லது ஹைட்ரோகுளோரிக் அமிலம் போன்ற அமிலங்களைப் பயன்படுத்தி நடுநிலையாக்கப்படுகிறது.

இந்த நடவடிக்கை, பொருளை நிலைப்படுத்துவதோடு, மேலும் தேவையற்ற எதிர்வினைகள் ஏற்படுவதையும் தடுக்கிறது.

படி 5: கழுவுதல்

கச்சாப் பொருள் தண்ணீர், ஆல்கஹால் அல்லது அசிட்டோன் கொண்டு பலமுறை கழுவப்படுகிறது.

இது துணை விளைபொருட்கள், எஞ்சிய வினைப்பொருட்கள் மற்றும் உப்புகளை நீக்குகிறது.

திடப்பொருட்களைப் பிரித்தெடுக்க வடிகட்டுதல் அல்லது மையவிலக்கு முறை பயன்படுத்தப்படலாம்.

படி 6: உலர்த்துதல்

ஈரமான பிண்ணாக்கு, சுழல் உலர்த்திகள், பாய்மப் படுக்கை உலர்த்திகள் அல்லது பட்டை உலர்த்திகளில் உலர்த்தப்படுகிறது.

தரம் குறைவதைத் தடுப்பதற்காக, உலர்த்தும் வெப்பநிலை கவனமாகக் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது.

படி 7: அரைத்தல் மற்றும் சலித்தல்

உலர்த்தப்பட்ட பொருள் நுண்ணிய தூள்களாக அரைக்கப்படுகிறது.

இறுதிப் பயனரின் பயன்பாட்டுத் தேவைகளுக்கு ஏற்ப துகள் அளவுப் பரவல் சரிசெய்யப்படுகிறது.

படி 8: பேக்கேஜிங்

இறுதித் தயாரிப்பு, ஈரப்பதம் புகாத பைகள் அல்லது கொள்கலன்களில் அடைக்கப்படுகிறது.

தரத்தைப் பாதுகாக்க, சேமிப்புச் சூழல் உலர்ந்ததாகவும் குளிர்ச்சியாகவும் இருக்க வேண்டும்.

5. தரக் கட்டுப்பாடு மற்றும் தனிப்பயனாக்கம்

பாகுத்தன்மை, பதிலீட்டு அளவு, ஈரப்பதம், pH மற்றும் துகள் அளவு போன்ற தர அளவுருக்கள் பல கட்டங்களில் சோதிக்கப்படுகின்றன. மேலும், இந்தத் தயாரிப்பு பின்வருவனவற்றிற்காகத் தனிப்பயனாக்கப்படலாம்:

விரைவான அல்லது தாமதமான கரைதல்

குறிப்பிட்ட பாகுத்தன்மை வரம்புகள் (குறைவு முதல் அதிகம் வரை)

உப்பு சகிப்புத்தன்மை

மேற்பரப்பு பதப்படுத்துதல் (எ.கா., தாமதமான நீரேற்றத்திற்கான மேற்பரப்பு குறுக்குப்பிணைப்பு)

6. சுற்றுச்சூழல் கருத்தாய்வுகள்

செல்லுலோஸ் ஈதர்களின் உற்பத்தியில், ஆவியாகும் கரிமச் சேர்மங்கள் (VOCs), காரங்கள் மற்றும் துணைப் பொருட்களைக் கையாளுதல் அடங்கும். பொறுப்புள்ள உற்பத்தியாளர்கள் பின்வருவனவற்றில் முதலீடு செய்கிறார்கள்:

VOC பிடிப்பு மற்றும் சுத்திகரிப்பு அமைப்புகள்

மூடிய-சுற்று கழுவுதல் மற்றும் மீட்பு அமைப்புகள்

உப்பு உபபொருட்களைப் பாதுகாப்பாக அகற்றுதல் அல்லது மறுபயன்பாடு செய்தல்

ஆற்றல் திறன்மிக்க உலர்த்தும் மற்றும் பதப்படுத்தும் உபகரணங்கள்

செல்லுலோஸ் ஈதர் உற்பத்தியை மேலும் நிலைத்தன்மை வாய்ந்ததாக மாற்றுவதற்காக, சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த மாற்று வழிகளும் பசுமை வேதியியல் புத்தாக்கங்களும் ஆராயப்பட்டு வருகின்றன.

7. செல்லுலோஸ் ஈதர்களின் பயன்பாடுகள்

அவற்றின் பன்முகப் பண்புகளான (தடிப்பாக்குதல், நிலைப்படுத்துதல், பிணைத்தல், படலம் உருவாக்குதல், குழம்பாக்குதல், நீரைத் தக்கவைத்தல்) காரணமாக, செல்லுலோஸ் ஈதர்கள் பின்வருவனவற்றில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன:

7.1. கட்டுமானம்

டைல் ஒட்டும் பசைகள், பூச்சுகள், சிமெண்ட் சாந்துகள், தானாக சமன்படுத்தும் கலவைகள்

நீர் தக்கவைப்பு மற்றும் வேலைத்திறன் மேம்படுத்திகள் 

7.2. மருந்துகள்

மாத்திரை பிணைப்பான்கள் மற்றும் சிதைப்பான்கள்

கட்டுப்படுத்தப்பட்ட-வெளியீட்டு மேட்ரிக்ஸ்கள்

7.3. உணவுத் தொழில்

சாஸ்கள், இனிப்பு வகைகள், பால் பொருட்களுக்கு மாற்றானவற்றில் உள்ள கெட்டிப்படுத்தும் காரணிகள்

குறைந்த கலோரி உணவுகளில் உள்ள கொழுப்பு மாற்றுப் பொருட்கள்

7.4. அழகுசாதனப் பொருட்கள் மற்றும் தனிநபர் பராமரிப்பு

மென்மையான தன்மை மற்றும் சீரான தன்மைக்காக லோஷன்கள், கிரீம்கள், ஷாம்புகள் மற்றும் ஜெல்கள்.

7.5. வண்ணப்பூச்சுகள் மற்றும் மேற்பூச்சுகள்

நீர் சார்ந்த வண்ணப்பூச்சுகளில் உள்ள பாய்வியல் மாற்றிகள்

தொய்வைத் தடுக்கும் மற்றும் சீவுவதற்கு ஏற்ற தன்மையை மேம்படுத்தும்

7.6. எண்ணெய் துளையிடுதல்

துளையிடும் சேறுகளில் திரவ இழப்புக் கட்டுப்பாடு

பிளவுபடுத்தும் திரவங்களில் உயவு

செல்லுலோஸ் ஈதர்களின் உற்பத்தி என்பது, ஏராளமாகக் கிடைக்கும் இயற்கை செல்லுலோஸை உயர் செயல்திறன் கொண்ட செயல்பாட்டு பாலிமர்களாக மாற்றும் ஒரு கவனமாக வடிவமைக்கப்பட்ட வேதியியல் செயல்முறையாகும். மரம் அல்லது பருத்திக் கூழிலிருந்து தொடங்கி, காரமாக்கல் மற்றும் ஈதராக்கல் செயல்முறைகள் வழியாக, இறுதியாக சுத்திகரிக்கப்பட்டு உலர்த்தப்பட்ட தயாரிப்பு வரை, ஒவ்வொரு படியும் பாதுகாப்பு, செயல்திறன் மற்றும் தயாரிப்பின் தரம் ஆகியவற்றிற்காக உகந்ததாக்கப்படுகிறது. இயற்கை மூலம் மற்றும் செயற்கை செயல்பாடு ஆகியவற்றின் தனித்துவமான கலவையின் காரணமாக, இந்தப் பன்முகப் பயன்பாட்டுப் பொருட்கள் பல்வேறு தொழில்துறைகளில் இன்றியமையாதவையாக உள்ளன. மக்கும் மற்றும் நீடித்த நிலைத்தன்மை கொண்ட பொருட்களுக்கு அதிக முக்கியத்துவம் அளிக்கப்படுவதால்,பசுமை வேதியியல் மற்றும் மேம்பட்ட பொருட்களின் எதிர்காலத்தில் செல்லுலோஸ் ஈதர்கள் ஒரு முக்கியப் பங்கைத் தொடர்ந்து வகித்து வருகின்றன.