হাইড্রক্সিপ্রোপাইল মিথাইল সেলুলোজের গুণমান নিয়ন্ত্রণের উপর অধ্যয়ন

আমার দেশে এইচপিএমসি উত্পাদনের বর্তমান পরিস্থিতি অনুসারে, হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজের গুণমানকে প্রভাবিত করে এমন কারণগুলি বিশ্লেষণ করা হয় এবং এই ভিত্তিতে, কীভাবে হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজের গুণমান স্তর উন্নত করা যায় তা নিয়ে আলোচনা করা হয় এবং অধ্যয়ন করা হয়, যাতে উৎপাদনে যেতে হয়।

মূল শব্দ:হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজ; গুণমান; নিয়ন্ত্রণ গবেষণা

Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) হল একটি অ-আয়নিক জল-দ্রবণীয় সেলুলোজ মিশ্রিত ইথার যা তুলা, কাঠ থেকে তৈরি এবং ক্ষার ফুলে যাওয়ার পরে প্রোপিলিন অক্সাইড এবং মিথাইল ক্লোরাইড দিয়ে ইথারিফাইড করা হয়। সেলুলোজ মিশ্রিত ইথার হল একক প্রতিস্থাপক ইথারের পরিবর্তিত ডেরিভেটিভের মূল মনোথারের চেয়ে আরও ভাল অনন্য বৈশিষ্ট্য রয়েছে এবং এটি সেলুলোজ ইথারের কার্যকারিতা আরও ব্যাপক এবং নিখুঁতভাবে চালাতে পারে। অনেক মিশ্র ইথারের মধ্যে হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজ সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ। প্রস্তুতির পদ্ধতি হল ক্ষারীয় সেলুলোজে প্রোপিলিন অক্সাইড যোগ করা। শিল্প HPMC একটি সর্বজনীন পণ্য হিসাবে বর্ণনা করা যেতে পারে। মিথাইল গ্রুপের প্রতিস্থাপনের ডিগ্রি (DS মান) হল 1.3 থেকে 2.2, এবং হাইড্রোক্সিপ্রোপাইলের মোলার প্রতিস্থাপন ডিগ্রী 0.1 থেকে 0.8। উপরের তথ্যগুলি থেকে দেখা যায় যে HPMC-তে মিথাইল এবং হাইড্রোক্সিপ্রোপাইলের বিষয়বস্তু এবং বৈশিষ্ট্যগুলি আলাদা, যার ফলে চূড়ান্ত পণ্যের সান্দ্রতা এবং অভিন্নতার পার্থক্য বিভিন্ন উত্পাদন উদ্যোগের সমাপ্ত পণ্যের গুণমানে ওঠানামার দিকে পরিচালিত করে।

হাইড্রক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজ রাসায়নিক বিক্রিয়ার মাধ্যমে ইথার ডেরিভেটিভস তৈরি করে, যার গঠন, গঠন এবং বৈশিষ্ট্যে গভীর পরিবর্তন হয়, বিশেষ করে সেলুলোজের দ্রবণীয়তা, যা প্রবর্তিত অ্যালকাইল গ্রুপের ধরন এবং পরিমাণ অনুসারে পরিবর্তিত হতে পারে। পানিতে দ্রবণীয় ইথার ডেরিভেটিভস পান, ক্ষার দ্রবণ, পোলার দ্রাবক (যেমন ইথানল, প্রোপানল) এবং নন-পোলার জৈব দ্রাবক (যেমন বেনজিন, ইথার) পাতলা করে, যা সেলুলোজ ডেরাইভেটিভের বিভিন্ন প্রকার এবং প্রয়োগ ক্ষেত্রকে ব্যাপকভাবে প্রসারিত করে।

1. মানের উপর হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজ ক্ষারকরণ প্রক্রিয়ার প্রভাব

ক্ষারকরণ প্রক্রিয়াটি এইচপিএমসি উত্পাদনের প্রতিক্রিয়া পর্যায়ে প্রথম ধাপ, এবং এটি সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপগুলির মধ্যে একটি। এইচপিএমসি পণ্যগুলির অন্তর্নিহিত গুণমান মূলত ক্ষারকরণ প্রক্রিয়া দ্বারা নির্ধারিত হয়, ইথারিফিকেশন প্রক্রিয়া নয়, কারণ ক্ষারকরণ প্রভাব সরাসরি ইথারিফিকেশনের প্রভাবকে প্রভাবিত করে।

হাইড্রক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজ ক্ষারীয় দ্রবণের সাথে মিথস্ক্রিয়া করে ক্ষার সেলুলোজ গঠন করে, যা অত্যন্ত প্রতিক্রিয়াশীল। ইথারিফিকেশন বিক্রিয়ায়, সেলুলোজের ফোলাভাব, অনুপ্রবেশ এবং ইথারিফিকেশনের জন্য ইথারিফিকেশন এজেন্টের প্রধান প্রতিক্রিয়া এবং পার্শ্ব প্রতিক্রিয়ার হার, প্রতিক্রিয়ার অভিন্নতা এবং চূড়ান্ত পণ্যের বৈশিষ্ট্যগুলি সবই এর গঠন এবং গঠনের সাথে সম্পর্কিত। ক্ষার সেলুলোজ, তাই ক্ষার সেলুলোজের গঠন এবং রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য সেলুলোজ ইথার উৎপাদনে গুরুত্বপূর্ণ গবেষণার বস্তু।

2. হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজের মানের উপর তাপমাত্রার প্রভাব

KOH জলীয় দ্রবণের একটি নির্দিষ্ট ঘনত্বে, ক্ষার থেকে হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজের শোষণের পরিমাণ এবং ফোলা ডিগ্রি প্রতিক্রিয়া তাপমাত্রা হ্রাসের সাথে বৃদ্ধি পায়। উদাহরণস্বরূপ, ক্ষার সেলুলোজের আউটপুট KOH এর ঘনত্বের সাথে পরিবর্তিত হয়: 15%, 10 এ 8%°সি, এবং 5 এ 4.2%°C. এই প্রবণতার প্রক্রিয়া হল যে ক্ষার সেলুলোজ গঠন একটি এক্সোথার্মিক প্রতিক্রিয়া প্রক্রিয়া। তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে ক্ষারের উপর হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজের শোষণের পরিমাণ হ্রাস পায়, তবে ক্ষার সেলুলোজের হাইড্রোলাইসিস প্রতিক্রিয়া ব্যাপকভাবে বৃদ্ধি পায়, যা ক্ষার সেলুলোজ গঠনের জন্য সহায়ক নয়। উপরোক্ত থেকে দেখা যায় যে ক্ষারকরণের তাপমাত্রা কমানো ক্ষার সেলুলোজ তৈরির জন্য সহায়ক এবং হাইড্রোলাইসিস বিক্রিয়াকে বাধা দেয়।

3. হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজের মানের উপর অ্যাডিটিভের প্রভাব

সেলুলোজ-KOH-জল ব্যবস্থায়, যোজক-ক্ষার সেলুলোজ গঠনে লবণের একটি বড় প্রভাব রয়েছে। যখন KOH দ্রবণের ঘনত্ব 13% এর কম হয়, তখন ক্ষার থেকে সেলুলোজের শোষণ পটাসিয়াম ক্লোরাইড লবণ যোগ করার দ্বারা প্রভাবিত হয় না। যখন লাই দ্রবণের ঘনত্ব 13% এর বেশি হয়, পটাসিয়াম ক্লোরাইড যোগ করার পরে, ক্ষার থেকে সেলুলোজের আপাত শোষণ পটাসিয়াম ক্লোরাইডের ঘনত্বের সাথে শোষণ বৃদ্ধি পায়, কিন্তু মোট শোষণ ক্ষমতা হ্রাস পায়, এবং জল শোষণ ব্যাপকভাবে বৃদ্ধি পায়, তাই লবণ সংযোজন সাধারণত সেলুলোজের ক্ষারকরণ এবং ফোলাতে প্রতিকূল, কিন্তু লবণ হাইড্রোলাইসিসকে বাধা দিতে পারে এবং সিস্টেমকে নিয়ন্ত্রণ করতে পারে। মুক্ত জলের উপাদান এইভাবে ক্ষারকরণ এবং ইথারিফিকেশনের প্রভাবকে উন্নত করে।

4. হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজের মানের উপর উৎপাদন প্রক্রিয়ার প্রভাব

বর্তমানে, আমার দেশে হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজ উত্পাদন উদ্যোগগুলি বেশিরভাগই দ্রাবক পদ্ধতির উত্পাদন প্রক্রিয়া গ্রহণ করে। ক্ষার সেলুলোজের প্রস্তুতি এবং ইথারিফিকেশন প্রক্রিয়া সবই একটি নিষ্ক্রিয় জৈব দ্রাবকের মধ্যে সঞ্চালিত হয়, তাই একটি বৃহত্তর পৃষ্ঠের এলাকা এবং সমাপ্ত পণ্যের গুণমান নিশ্চিত করার জন্য প্রতিক্রিয়াশীলতা পাওয়ার জন্য কাঁচামাল পরিশোধিত তুলাকে পাল্ভারাইজ করতে হবে।

চুল্লিতে পাল্ভারাইজড সেলুলোজ, জৈব দ্রাবক এবং ক্ষার দ্রবণ যোগ করুন এবং একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রা এবং সময়ে শক্তিশালী যান্ত্রিক আলোড়ন ব্যবহার করুন যাতে অভিন্ন ক্ষারকরণ এবং কম অবক্ষয় সহ ক্ষার সেলুলোজ পাওয়া যায়। জৈব তরল দ্রাবকগুলির (আইসোপ্রোপ্যানল, টলুইন, ইত্যাদি) একটি নির্দিষ্ট জড়তা রয়েছে, যা হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজ গঠন প্রক্রিয়ার সময় অভিন্ন তাপ নির্গত করে, ধাপে ধাপে মুক্তির অগ্রগতি দেখায়, বিপরীত দিকে ক্ষার সেলুলোজের হাইড্রোলাইসিস প্রতিক্রিয়া কমিয়ে উচ্চ-প্রাপ্ত করার জন্য। মানের ক্ষার সেলুলোজ, সাধারণত এই লিঙ্কে ব্যবহৃত লাইয়ের ঘনত্ব 50% পর্যন্ত বেশি।

সেলুলোজ লাইতে ভিজিয়ে রাখার পর সম্পূর্ণ ফুলে যায় এবং সমানভাবে ক্ষারযুক্ত সেলুলোজ পাওয়া যায়। লাই অসমোটিকভাবে সেলুলোজকে আরও ভালভাবে ফুলে যায়, পরবর্তী ইথারিফিকেশন প্রতিক্রিয়ার জন্য একটি ভাল ভিত্তি স্থাপন করে। সাধারণ তরল পদার্থের মধ্যে প্রধানত আইসোপ্রোপ্যানল, অ্যাসিটোন, টলুইন ইত্যাদি অন্তর্ভুক্ত থাকে। লাইয়ের দ্রবণীয়তা, তরল পদার্থের ধরন এবং আলোড়নকারী অবস্থা হল ক্ষার সেলুলোজের গঠনকে প্রভাবিত করার প্রধান কারণ। মেশানোর সময় উপরের এবং নীচের স্তরগুলি গঠিত হয়। উপরের স্তরটি আইসোপ্রোপ্যানল এবং জলের সমন্বয়ে গঠিত এবং নীচের স্তরটি ক্ষার এবং অল্প পরিমাণ আইসোপ্রোপ্যানল দ্বারা গঠিত। সিস্টেমে ছড়িয়ে থাকা সেলুলোজ যান্ত্রিক আলোড়নের অধীনে উপরের এবং নীচের তরল স্তরগুলির সাথে সম্পূর্ণভাবে যোগাযোগ করে। সিস্টেমের মধ্যে ক্ষার সেলুলোজ গঠিত না হওয়া পর্যন্ত জলের ভারসাম্য পরিবর্তিত হয়।

একটি সাধারণ সেলুলোজ নন-আয়নিক মিশ্র ইথার হিসাবে, হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজ গ্রুপের বিষয়বস্তু বিভিন্ন ম্যাক্রোমোলিকুলার চেইনে থাকে, অর্থাৎ, প্রতিটি গ্লুকোজ রিং অবস্থানের সি-তে মিথাইল এবং হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল গ্রুপের বন্টন অনুপাত ভিন্ন। এটির বৃহত্তর বিচ্ছুরণ এবং এলোমেলোতা রয়েছে, যার ফলে পণ্যের গুণমানের স্থায়িত্ব নিশ্চিত করা কঠিন হয়ে পড়ে।