হাইড্রোক্সিইথাইল সেলুলোজ কীভাবে তৈরি হয়?

Hydroxyethyl Cellulose (HEC) হল একটি সাধারণ জল-দ্রবণীয় পলিমার যা দৈনন্দিন রাসায়নিক, নির্মাণ, আবরণ, ওষুধ, খাদ্য এবং অন্যান্য শিল্পে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। এটি একটি নন-আয়নিক সেলুলোজ ইথার যা প্রাকৃতিক সেলুলোজকে রাসায়নিকভাবে পরিবর্তন করে তৈরি করা হয়। হাইড্রোক্সিইথাইল সেলুলোজের উৎপাদন প্রক্রিয়ায় জটিল রাসায়নিক বিক্রিয়া জড়িত, যার মধ্যে রয়েছে সেলুলোজ নিষ্কাশন, ক্ষারকরণ প্রক্রিয়া, ইথারিফিকেশন বিক্রিয়া ইত্যাদি। নিম্নে এর উৎপাদন প্রক্রিয়ার বিস্তারিত পরিচয় দেওয়া হল।

1. কাঁচামাল নির্বাচন এবং সেলুলোজ নিষ্কাশন
হাইড্রোক্সিইথাইল সেলুলোজের মৌলিক কাঁচামাল হল প্রাকৃতিক সেলুলোজ, যা মূলত কাঠ, তুলা বা অন্যান্য উদ্ভিদের তন্তু থেকে আসে। উদ্ভিদ কোষের দেয়ালে সেলুলোজের পরিমাণ বেশি এবং যান্ত্রিক বা রাসায়নিক উপায়ে এই প্রাকৃতিক উপাদান থেকে বিশুদ্ধ সেলুলোজ বের করা যায়। নিষ্কাশন প্রক্রিয়ার মধ্যে রয়েছে ক্রাশিং, অমেধ্য অপসারণ (যেমন লিগনিন, হেমিসেলুলোজ), ব্লিচিং এবং অন্যান্য পদক্ষেপ।

সেলুলোজ নিষ্কাশন: প্রাকৃতিক সেলুলোজ সাধারণত যান্ত্রিকভাবে বা রাসায়নিকভাবে চিকিত্সা করা হয় উচ্চ-বিশুদ্ধতা সেলুলোজ প্রাপ্ত করার জন্য অ-সেলুলোজ পদার্থ অপসারণ করার জন্য। তুলার ফাইবার, কাঠের সজ্জা ইত্যাদি কাঁচামালের সাধারণ উৎস হতে পারে। চিকিত্সা প্রক্রিয়া চলাকালীন, ক্ষার (যেমন সোডিয়াম হাইড্রক্সাইড) নন-সেলুলোজ উপাদানগুলিকে দ্রবীভূত করতে সাহায্য করে এবং অবশিষ্টটি প্রধানত সেলুলোজ।
2. অ্যালকালাইজেশন চিকিত্সা
বিশুদ্ধ সেলুলোজ প্রথমে ক্ষারযুক্ত হতে হবে। এই পদক্ষেপটি হল সেলুলোজ আণবিক শৃঙ্খলে থাকা হাইড্রক্সিল গ্রুপগুলিকে আরও সক্রিয় করা যাতে তারা ইথারিফাইং এজেন্টের সাথে আরও সহজে প্রতিক্রিয়া জানাতে পারে। অ্যালকালাইজেশন চিকিত্সার প্রধান পদক্ষেপগুলি নিম্নরূপ:

ক্ষারের সাথে সেলুলোজের প্রতিক্রিয়া: সেলুলোজ একটি শক্তিশালী ক্ষার (সাধারণত সোডিয়াম হাইড্রোক্সাইড) এর সাথে মিশ্রিত হয়ে ক্ষার সেলুলোজ (ক্ষার সেলুলোজ) তৈরি করে। এই প্রক্রিয়া সাধারণত একটি জলীয় মাধ্যমে বাহিত হয়. ক্ষার সেলুলোজ সেলুলোজ এবং সোডিয়াম হাইড্রক্সাইডের বিক্রিয়া পণ্য। এই পদার্থটির একটি শিথিল গঠন এবং উচ্চ প্রতিক্রিয়াশীলতা রয়েছে, যা পরবর্তী ইথারিফিকেশন প্রতিক্রিয়ার জন্য সহায়ক।
সেলুলোজ অণুতে হাইড্রক্সিল গ্রুপগুলি সম্পূর্ণরূপে সক্রিয় হয়েছে তা নিশ্চিত করার জন্য ক্ষারকরণ প্রক্রিয়াটি প্রধানত উপযুক্ত তাপমাত্রা এবং আর্দ্রতায় ঘটে, সাধারণত 20℃~30℃ এর মধ্যে কয়েক ঘন্টার জন্য।

3. ইথারিফিকেশন প্রতিক্রিয়া
হাইড্রোক্সাইথাইল সেলুলোজ উৎপাদনে ইথারিফিকেশন একটি মূল পদক্ষেপ। হাইড্রোক্সিইথাইল সেলুলোজ ইথিলিন অক্সাইডের সাথে ক্ষার সেলুলোজ বিক্রিয়া করে হাইড্রোক্সাইথাইল গ্রুপগুলি প্রবর্তন করে। নির্দিষ্ট পদক্ষেপ নিম্নরূপ:

ইথিলিন অক্সাইডের সাথে প্রতিক্রিয়া: ক্ষার সেলুলোজ নির্দিষ্ট তাপমাত্রা এবং চাপের পরিস্থিতিতে একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ ইথিলিন অক্সাইডের সাথে বিক্রিয়া করে। ইথিলিন অক্সাইডের রিং গঠনটি একটি ইথার বন্ধন তৈরি করতে খোলে, সেলুলোজ অণুতে হাইড্রক্সিল গ্রুপের সাথে বিক্রিয়া করে এবং হাইড্রোক্সিইথাইল গ্রুপ (–CH2CH2OH) প্রবর্তন করে। এই প্রক্রিয়াটি প্রতিক্রিয়া পরিস্থিতি (যেমন তাপমাত্রা, চাপ এবং সময়) নিয়ন্ত্রণ করে ইথারিফিকেশনের মাত্রা সামঞ্জস্য করতে পারে।
ইথারিফিকেশনের দক্ষতা নিশ্চিত করার জন্য প্রতিক্রিয়াটি সাধারণত একটি ক্ষারীয় পরিবেশে সঞ্চালিত হয়। প্রতিক্রিয়া তাপমাত্রা সাধারণত 50 ℃ ~ 100 ℃, এবং প্রতিক্রিয়া সময় কয়েক ঘন্টা হয়। ইথিলিন অক্সাইডের পরিমাণ সামঞ্জস্য করে, চূড়ান্ত পণ্যের প্রতিস্থাপনের মাত্রা নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে, অর্থাৎ সেলুলোজ অণুতে কতগুলি হাইড্রক্সিল গ্রুপ হাইড্রোক্সিইথাইল গ্রুপ দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয়।

4. নিরপেক্ষকরণ এবং ওয়াশিং
ইথারিফিকেশন প্রতিক্রিয়া সম্পন্ন হওয়ার পরে, প্রতিক্রিয়া সিস্টেমের ক্ষারীয় পদার্থগুলিকে নিরপেক্ষ করতে হবে। সাধারণভাবে ব্যবহৃত নিউট্রালাইজার হল অ্যাসিডিক পদার্থ, যেমন অ্যাসিটিক অ্যাসিড বা হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড। নিরপেক্ষকরণ প্রক্রিয়া অতিরিক্ত ক্ষারকে লবণে নিরপেক্ষ করবে, যা পণ্যের কর্মক্ষমতা প্রভাবিত করবে না।

নিরপেক্ষকরণ প্রতিক্রিয়া: পণ্যটিকে চুল্লি থেকে বের করে নিন এবং সিস্টেমে pH মান নিরপেক্ষ না হওয়া পর্যন্ত নিরপেক্ষকরণের জন্য উপযুক্ত পরিমাণে অ্যাসিড যোগ করুন। এই প্রক্রিয়াটি শুধুমাত্র অবশিষ্ট ক্ষারকে অপসারণ করে না, তবে হাইড্রোক্সিইথাইল সেলুলোজের কার্যকারিতার উপর প্রতিক্রিয়া উপ-পণ্যের প্রভাবও হ্রাস করে।

ওয়াশিং এবং ডিহাইড্রেশন: নিরপেক্ষ পণ্যটিকে বেশ কয়েকবার ধুয়ে ফেলতে হবে, সাধারণত পানি বা ইথানল এবং অন্যান্য দ্রাবক দিয়ে অবশিষ্ট অমেধ্য এবং উপজাতগুলি ধুয়ে ফেলা হয়। আর্দ্রতা কমাতে সেন্ট্রিফিউগেশন, ফিল্টার প্রেসিং এবং অন্যান্য পদ্ধতি দ্বারা ধোয়া পণ্যটি পানিশূন্য হয়।

5. শুকানো এবং নিষ্পেষণ
ওয়াশিং এবং ডিহাইড্রেশনের পরে, হাইড্রোক্সিইথাইল সেলুলোজ এখনও একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ আর্দ্রতা ধারণ করে এবং আরও শুকানো প্রয়োজন। শুকানোর প্রক্রিয়াটি বায়ু শুকানোর বা ভ্যাকুয়াম শুকানোর মাধ্যমে করা যেতে পারে যাতে পণ্যটির স্টোরেজ এবং ব্যবহারের সময় ভাল স্থিতিশীলতা থাকে।

শুকানো: অবশিষ্ট আর্দ্রতা অপসারণের জন্য একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় (সাধারণত 60°C এর নিচে) পণ্যটি শুকিয়ে নিন। শুকানোর তাপমাত্রা খুব বেশি হওয়া উচিত নয়, অন্যথায় এটি পণ্যের অবনতি ঘটাতে পারে এবং এর কার্যকারিতা প্রভাবিত করতে পারে।

ক্রাশিং এবং স্ক্রিনিং: শুকনো হাইড্রোক্সিইথাইল সেলুলোজ সাধারণত ব্লক বা পিণ্ডের মধ্যে থাকে এবং সূক্ষ্ম পাউডার পেতে অবশ্যই গুঁড়ো করতে হবে। চূর্ণ করা পণ্যটিকে একটি কণা আকারের বিতরণ প্রাপ্ত করার জন্যও স্ক্রীন করা দরকার যা ব্যবহারিক অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে এর দ্রবণীয়তা এবং বিচ্ছুরণতা নিশ্চিত করার জন্য প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে।

6. চূড়ান্ত পণ্যের পরীক্ষা এবং প্যাকেজিং
উত্পাদনের পরে, হাইড্রোক্সিইথাইল সেলুলোজ এর কার্যকারিতা সূচকগুলি মানক প্রয়োজনীয়তাগুলি পূরণ করে তা নিশ্চিত করার জন্য গুণমানের জন্য পরীক্ষা করা দরকার। পরীক্ষার আইটেম সাধারণত অন্তর্ভুক্ত:

সান্দ্রতা পরিমাপ: জলে দ্রবীভূত হওয়ার পরে হাইড্রোক্সাইথাইল সেলুলোজের সান্দ্রতা একটি গুরুত্বপূর্ণ গুণমান নির্দেশক, যা আবরণ, নির্মাণ, দৈনন্দিন রাসায়নিক এবং অন্যান্য ক্ষেত্রে এর ব্যবহারকে প্রভাবিত করে।
আর্দ্রতা সামগ্রী: পণ্যটির সঞ্চয়স্থানের স্থায়িত্ব নিশ্চিত করতে এর আর্দ্রতা পরীক্ষা করুন।
প্রতিস্থাপনের ডিগ্রি (DS) এবং মোলার প্রতিস্থাপন (MS): ইথারিফিকেশন প্রতিক্রিয়ার প্রভাব নিশ্চিত করতে রাসায়নিক বিশ্লেষণের মাধ্যমে পণ্যটিতে প্রতিস্থাপন এবং মোলার প্রতিস্থাপনের ডিগ্রি নির্ধারণ করুন।
পরীক্ষায় উত্তীর্ণ হওয়ার পর, হাইড্রোক্সিইথাইল সেলুলোজকে পাউডার বা দানাদার পণ্যে প্যাকেজ করা হবে, সাধারণত আর্দ্রতা-প্রমাণ প্লাস্টিকের ব্যাগ বা কাগজের ব্যাগে এটিকে স্যাঁতসেঁতে বা দূষিত হওয়া থেকে বাঁচাতে।

হাইড্রোক্সিইথাইল সেলুলোজের উৎপাদন প্রক্রিয়ার মধ্যে প্রধানত সেলুলোজ নিষ্কাশন, ক্ষারকরণ চিকিত্সা, ইথারিফিকেশন প্রতিক্রিয়া, নিরপেক্ষকরণ এবং ধোয়া, শুকানো এবং চূর্ণ করার পদক্ষেপগুলি অন্তর্ভুক্ত রয়েছে। পুরো প্রক্রিয়াটি রাসায়নিক বিক্রিয়ায় ক্ষারকরণ এবং ইথারিফিকেশনের উপর নির্ভর করে এবং সেলুলোজকে হাইড্রোক্সিইথাইল গ্রুপগুলি প্রবর্তনের মাধ্যমে ভাল জল দ্রবণীয়তা এবং ঘন করার বৈশিষ্ট্য দেওয়া হয়। হাইড্রোক্সিইথাইল সেলুলোজ অনেক শিল্পে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, যেমন আবরণের জন্য ঘন, নির্মাণ সামগ্রীর জন্য জল-ধারণকারী এজেন্ট, দৈনন্দিন রাসায়নিক পণ্যগুলিতে স্টেবিলাইজার ইত্যাদি। উচ্চ গুণমান এবং স্থিতিশীল কর্মক্ষমতা নিশ্চিত করার জন্য উত্পাদন প্রক্রিয়ার প্রতিটি লিঙ্ক কঠোরভাবে নিয়ন্ত্রণ করা প্রয়োজন। পণ্যের