கார்பாக்ஸிமெத்தில் செல்லுலோஸ் தயாரிப்பு

கார்பாக்சிமெத்தில் செல்லுலோஸ் (சிஎம்சி)CMC என்பது தாவர செல் சுவர்களில் காணப்படும் ஒரு இயற்கையான பாலிசாக்கரைடான செல்லுலோஸிலிருந்து பெறப்படும், பல்துறை பயன்பாடுள்ள, நீரில் கரையக்கூடிய ஒரு பாலிமர் ஆகும். CMC அதன் தனித்துவமான பண்புகளான அடர்த்தியாக்குதல், நிலைப்படுத்துதல், பிணைத்தல், படலம் உருவாக்குதல் மற்றும் நீரைத் தக்கவைத்தல் போன்றவற்றால், உணவு, மருந்துகள், அழகுசாதனப் பொருட்கள், ஜவுளி, காகிதம் மற்றும் பல தொழில்களில் பரவலான பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளது. CMC-யின் தயாரிப்பு முறையானது, இயற்கை மூலங்களிலிருந்து செல்லுலோஸைப் பிரித்தெடுப்பதில் தொடங்கி, அதைத் தொடர்ந்து கார்பாக்ஸிமெத்தில் குழுக்களை அறிமுகப்படுத்துவதற்காக அதை மாற்றுவது வரையிலான பல படிகளைக் கொண்டுள்ளது.

1. செல்லுலோஸ் பிரித்தெடுத்தல்:
சிஎம்சி தயாரிப்பின் முதல் படி, மரக்கூழ், பருத்திப் பஞ்சு அல்லது பிற தாவர நார்கள் போன்ற இயற்கை மூலங்களிலிருந்து செல்லுலோஸைப் பிரித்தெடுப்பதாகும். செல்லுலோஸ் பொதுவாக கூழ் தயாரித்தல், வெளுத்தல் மற்றும் சுத்திகரிப்பு உள்ளிட்ட தொடர்ச்சியான செயல்முறைகள் மூலம் பெறப்படுகிறது. உதாரணமாக, இயந்திர அல்லது வேதியியல் கூழ் தயாரிக்கும் செயல்முறைகள் மூலம் மரக்கூழைப் பெறலாம். அதனைத் தொடர்ந்து, அசுத்தங்களையும் லிக்னினையும் அகற்ற குளோரின் அல்லது ஹைட்ரஜன் பெராக்சைடு கொண்டு வெளுத்தல் செய்யப்படுகிறது.

2. செல்லுலோஸை செயல்படுத்துதல்:
செல்லுலோஸ் பிரித்தெடுக்கப்பட்டவுடன், கார்பாக்சிமெத்தில் குழுக்களை அறிமுகப்படுத்துவதை எளிதாக்க, அதைச் செயல்படுத்த வேண்டும். சோடியம் ஹைட்ராக்சைடு (NaOH) அல்லது சோடியம் கார்பனேட் (Na2CO3) போன்ற காரங்களைக் கொண்டு, கட்டுப்படுத்தப்பட்ட வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்த நிலைகளில் செல்லுலோஸைச் செயலாக்குவதன் மூலம் இந்தச் செயலாக்கம் பொதுவாகச் செய்யப்படுகிறது. காரச் செயலாக்கமானது, செல்லுலோஸ் இழைகளை வீங்கச் செய்து, அக மற்றும் புற மூலக்கூறு ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளை உடைப்பதன் மூலம் அவற்றின் வினைத்திறனை அதிகரிக்கிறது.

3. கார்பாக்சிமெத்திலேற்ற வினை:
செயல்படுத்தப்பட்ட செல்லுலோஸ் பின்னர் கார்பாக்ஸிமெத்திலேஷன் வினைக்கு உட்படுத்தப்படுகிறது, இதில் செல்லுலோஸ் சங்கிலிகளின் ஹைட்ராக்சில் குழுக்களில் கார்பாக்ஸிமெத்தில் குழுக்கள் (-CH2COOH) அறிமுகப்படுத்தப்படுகின்றன. இந்த வினை பொதுவாக சோடியம் ஹைட்ராக்சைடு (NaOH) போன்ற ஒரு கார வினையூக்கியின் முன்னிலையில், செயல்படுத்தப்பட்ட செல்லுலோஸை சோடியம் மோனோகுளோரோஅசிட்டேட்டுடன் (SMCA) வினைபுரியச் செய்வதன் மூலம் மேற்கொள்ளப்படுகிறது. இந்த வினையை பின்வருமாறு குறிப்பிடலாம்:

செல்லுலோஸ் + குளோரோஅசிட்டிக் அமிலம் → கார்பாக்சிமெத்தில் செல்லுலோஸ் + NaCl

அதிக விளைச்சலையும், செல்லுலோஸ் சங்கிலியின் ஒரு குளுக்கோஸ் அலகுக்கு அறிமுகப்படுத்தப்படும் கார்பாக்சிமெத்தில் குழுக்களின் சராசரி எண்ணிக்கையைக் குறிக்கும் விரும்பிய பதிலீட்டு அளவையும் (DS) உறுதி செய்வதற்காக, வெப்பநிலை, வினை நேரம், வினைபடு பொருள்களின் செறிவு மற்றும் pH உள்ளிட்ட வினை நிலைமைகள் கவனமாகக் கட்டுப்படுத்தப்படுகின்றன.

4. நடுநிலையாக்கல் மற்றும் கழுவுதல்:
கார்பாக்ஸிமெத்திலேஷன் வினைக்குப் பிறகு, உருவாகும் கார்பாக்ஸிமெத்தில் செல்லுலோஸில் உள்ள அதிகப்படியான காரம் மற்றும் வினைபுரியாத குளோரோஅசிட்டிக் அமிலத்தை நீக்குவதற்காக அது நடுநிலையாக்கப்படுகிறது. பொதுவாக, விளைபொருளை நீர் அல்லது நீர்த்த அமிலக் கரைசலைக் கொண்டு கழுவி, பின்னர் வினைக்கலவையிலிருந்து திடமான CMC-ஐப் பிரிப்பதற்காக வடிகட்டுவதன் மூலம் இது செய்யப்படுகிறது.

5. சுத்திகரிப்பு:
சுத்திகரிக்கப்பட்ட CMC ஆனது, உப்புகள், வினைபுரியாத வினைபொருட்கள் மற்றும் துணை விளைபொருட்கள் போன்ற அசுத்தங்களை நீக்குவதற்காகப் பலமுறை தண்ணீரால் கழுவப்படுகிறது. கழுவும் நீரிலிருந்து சுத்திகரிக்கப்பட்ட CMC-ஐப் பிரித்தெடுக்க வடிகட்டுதல் அல்லது மையவிலக்கு முறை பயன்படுத்தப்படலாம்.

6. உலர்த்துதல்:
இறுதியாக, சுத்திகரிக்கப்பட்ட கார்பாக்ஸிமெத்தில் செல்லுலோஸில் உள்ள எஞ்சிய ஈரப்பதத்தை நீக்கி, விரும்பிய பொருளை உலர்ந்த தூள் அல்லது துகள்கள் வடிவில் பெறுவதற்காக அது உலர்த்தப்படுகிறது. இறுதிப் பொருளின் விரும்பிய பண்புகளைப் பொறுத்து, காற்று உலர்த்தல், வெற்றிட உலர்த்தல் அல்லது தெளிப்பு உலர்த்தல் போன்ற பல்வேறு முறைகளைப் பயன்படுத்தி உலர்த்தும் செயல்முறையை மேற்கொள்ளலாம்.

7. பண்புக்கூறு வரையறை மற்றும் தரக் கட்டுப்பாடு:
உலர்ந்தசிஎம்சிதயாரிப்பின் வேதியியல் கட்டமைப்பு, பதிலீட்டு அளவு, மூலக்கூறு எடை மற்றும் தூய்மை ஆகியவற்றை உறுதி செய்வதற்காக, ஃபோரியர் டிரான்ஸ்ஃபார்ம் அகச்சிவப்பு நிறமாலையியல் (FTIR), அணுக்கரு காந்த அதிர்வு (NMR) மற்றும் பாகுத்தன்மை அளவீடுகள் போன்ற பல்வேறு பண்புக்கூறு நுட்பங்களுக்கு அது உட்படுத்தப்படுகிறது. மேலும், தயாரிப்பு அதன் உத்தேசிக்கப்பட்ட பயன்பாடுகளுக்குத் தேவையான விவரக்குறிப்புகளைப் பூர்த்தி செய்கிறதா என்பதை உறுதி செய்வதற்காக தரக் கட்டுப்பாட்டு சோதனைகளும் செய்யப்படுகின்றன.

கார்பாக்ஸிமெத்தில் செல்லுலோஸ் தயாரிப்பில், இயற்கை மூலங்களிலிருந்து செல்லுலோஸைப் பிரித்தெடுத்தல், செயலாக்கம், கார்பாக்ஸிமெத்திலேற்ற வினை, நடுநிலையாக்கல், தூய்மைப்படுத்தல், உலர்த்துதல் மற்றும் பண்பறிதல் உள்ளிட்ட பல படிகள் உள்ளன. அதிக விளைச்சல், விரும்பிய பதிலீட்டு அளவு மற்றும் இறுதிப் பொருளின் தரம் ஆகியவற்றை அடைவதற்கு, ஒவ்வொரு படியிலும் வினை நிலைமைகள் மற்றும் அளவுருக்களைக் கவனமாகக் கட்டுப்படுத்துவது அவசியமாகும். CMC அதன் தனித்துவமான பண்புகள் மற்றும் பன்முகத்தன்மை காரணமாக, பலதரப்பட்ட பயன்பாடுகளைக் கொண்ட, பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் ஒரு பாலிமர் ஆகும்.