সেলুলোজ ইথার থেকে সুপার শোষক উপাদান

সুপারঅ্যাবজরবেন্ট রজন প্রস্তুত করার জন্য এন, এন-মিথিলেনবিসাক্রাইলামাইড দ্বারা ক্রস-লিঙ্কযুক্ত কার্বক্সিমিথাইল সেলুলোজের প্রক্রিয়া এবং পণ্যের কার্যকারিতা অধ্যয়ন করা হয়েছিল, এবং ক্ষারের ঘনত্ব, ক্রস-লিংকিং এজেন্টের পরিমাণ, ক্ষার ইথারিফিকেশন এবং দ্রাবক নিয়ে আলোচনা করা হয়েছিল। পণ্যের জল শোষণ কর্মক্ষমতা উপর ডোজ প্রভাব. জল থেকে জল শোষণকারী রজন এর শোষণ প্রক্রিয়া ব্যাখ্যা করা হয়েছে। গবেষণায় দেখা গেছে যে এই পণ্যটির জল ধরে রাখার মান (WRV) 114ml/g পৌঁছেছে।

মূল শব্দ:সেলুলোজ ইথার; methylenebisacrylamide; প্রস্তুতি

1,ভূমিকা

Superabsorbent রজন শক্তিশালী হাইড্রোফিলিক গ্রুপ এবং ক্রসলিংকিং একটি নির্দিষ্ট ডিগ্রী সঙ্গে একটি পলিমার উপাদান. কাগজ, তুলা এবং শণের মতো সাধারণ জল-শোষণকারী উপাদানগুলির জল শোষণের হার কম এবং জল ধারণ ক্ষমতা কম, যখন অতি-শোষক রজনগুলি তাদের নিজস্ব ওজনের কয়েক ডজন গুণ জল শোষণ করতে পারে এবং জল শোষণের পরে গঠিত জেলটি এমনকি ডিহাইড্রেট করবে না। হালকা চাপ সহ। চমৎকার জল ধারণ ক্ষমতা. এটি জলে বা জৈব দ্রাবকগুলিতে দ্রবণীয় নয়।

সেলুলোজ দিয়ে তৈরি সুপার শোষক পদার্থের আণবিক শৃঙ্খলে প্রচুর পরিমাণে হাইড্রক্সিল গ্রুপ, কার্বক্সিল গ্রুপ এবং সোডিয়াম হাইড্রেট আয়ন রয়েছে। জল শোষণ করার পরে, জল একটি হাইড্রোফিলিক ম্যাক্রোমোলিকুলার নেটওয়ার্ক দ্বারা বেষ্টিত থাকে এবং বাহ্যিক চাপে ধরে রাখা যায়। জল যখন শোষণ রজনকে আর্দ্র করে, তখন রজন এবং জলের মধ্যে আধা-ভেদ্য ঝিল্লির একটি স্তর তৈরি হয়। ডনানের মতে, জল-শোষক রজনে মোবাইল আয়নগুলির (Na+) উচ্চ ঘনত্বের কারণে's ভারসাম্য নীতি, এই আয়ন ঘনত্বের পার্থক্য অসমোটিক চাপ সৃষ্টি করতে পারে। দরিদ্র, একটি আর্দ্রতা এবং ফোলা দুর্বল শক্তি গঠন করে, জল আধা-ভেদ্য ঝিল্লির এই স্তরের মধ্য দিয়ে যায় এবং হাইড্রোফিলিক গ্রুপ এবং আয়নগুলির সাথে সুপারঅ্যাবজরবেন্ট রেজিনের ম্যাক্রোমোলিকিউলগুলির সাথে মিলিত হয়, মোবাইল আয়নের ঘনত্ব হ্রাস করে, যার ফলে উচ্চ জল শোষণ এবং ফোলা দেখায়। এই শোষণ প্রক্রিয়া চলতে থাকে যতক্ষণ না মোবাইল আয়নগুলির ঘনত্বের পার্থক্যের কারণে সৃষ্ট অসমোটিক চাপের পার্থক্য পলিমার রেজিনের আণবিক নেটওয়ার্কের সমন্বিত শক্তি দ্বারা সৃষ্ট আরও সম্প্রসারণের প্রতিরোধের সমান হয়। সেলুলোজ থেকে প্রস্তুত সুপারঅ্যাবজরবেন্ট রেজিনের সুবিধাগুলি হল: মাঝারি জল শোষণের হার, দ্রুত জল শোষণের গতি, ভাল লবণের জলের প্রতিরোধ ক্ষমতা, অ-বিষাক্ত, পিএইচ মান সামঞ্জস্য করা সহজ, প্রকৃতিতে অবনমিত হতে পারে এবং কম খরচে, তাই এটি একটি বিস্তৃত। ব্যবহারের পরিসীমা। এটি জল ব্লকিং এজেন্ট, মাটি কন্ডিশনার এবং শিল্প এবং কৃষিতে জল ধরে রাখার এজেন্ট হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে। এছাড়াও, এটির স্বাস্থ্য, খাদ্য, মাইক্রোবায়োলজি এবং ওষুধে ভাল বিকাশ এবং প্রয়োগের সম্ভাবনা রয়েছে।

2. পরীক্ষামূলক অংশ

2.1 পরীক্ষামূলক নীতি

তুলো ফাইবার সুপারঅ্যাবজরবেন্ট রজন তৈরির কাজটি মূলত ফাইবার ত্বকে একটি কম ডিগ্রী প্রতিস্থাপনের সাথে একটি ক্রস-লিঙ্কযুক্ত কাঠামো গঠনের জন্য। সাধারণত দুই বা ততোধিক প্রতিক্রিয়াশীল কার্যকরী গোষ্ঠী থাকে এমন যৌগের সাথে ক্রস-লিংকিং। ক্রস-লিংকিং করতে সক্ষম কার্যকরী গোষ্ঠীগুলির মধ্যে রয়েছে ভিনাইল, হাইড্রক্সিল, কার্বক্সিল, অ্যামাইড, অ্যাসিড ক্লোরাইড, অক্সিরেন, নাইট্রিল ইত্যাদি। বিভিন্ন ক্রস-লিংকিং এজেন্টের সাথে প্রস্তুত সুপারঅ্যাবজরবেন্ট রেজিনের জল শোষণের অনুপাত ভিন্ন। এই পরীক্ষায়, N, N-methylenebisacrylamide নিম্নলিখিত ধাপগুলি সহ ক্রস-লিঙ্কিং এজেন্ট হিসাবে ব্যবহৃত হয়:

(1) সেলুলোজ (Rcell) ক্ষারীয় দ্রবণের সাথে বিক্রিয়া করে ক্ষার সেলুলোজ উৎপন্ন করে এবং সেলুলোজের ক্ষারীয়করণ বিক্রিয়া হল একটি দ্রুত এক্সোথার্মিক বিক্রিয়া। তাপমাত্রা কমানো ক্ষারীয় ফাইবার গঠনের জন্য সহায়ক এবং তাদের হাইড্রোলাইসিসকে বাধা দিতে পারে। অ্যালকোহল যুক্ত করা সেলুলোজের ব্যাধি বাড়াতে পারে, যা ক্ষারকরণ এবং পরবর্তী ইথারিফিকেশনের জন্য উপকারী।

RcellOH+NaOH→RcellONa+H2O

(2) ক্ষার সেলুলোজ এবং মনোক্লোরোএসেটিক অ্যাসিড সোডিয়াম কার্বক্সিমিথাইল সেলুলোজ তৈরি করে এবং ইথারিফিকেশন প্রতিক্রিয়া নিউক্লিওফিলিক প্রতিস্থাপন প্রতিক্রিয়ার অন্তর্গত:

RcellONa+ClCH2COONa→RcellOCH2COONa+NaCl

(3) এন, এন-মিথিলেনবিসাক্রাইলামাইড একটি সুপার শোষক রজন পেতে ক্রস লিঙ্কযুক্ত। কার্বক্সিমিথাইল ফাইবারের আণবিক শৃঙ্খলে এখনও প্রচুর সংখ্যক হাইড্রক্সিল গ্রুপ রয়েছে বলে, সেলুলোজের হাইড্রক্সিল গ্রুপের আয়নকরণ এবং এন, এন-মিথিলেনবিসাক্রাইলামাইডের আণবিক শৃঙ্খলে অ্যাক্রিলয়েল ডাবল বন্ডের আয়নকরণ কর্মের অধীনে ট্রিগার হতে পারে। ক্ষার অনুঘটক, এবং তারপর সেলুলোজ আণবিক শৃঙ্খলের মধ্যে ক্রস-লিংকিং মাইকেল ঘনীভবনের মাধ্যমে ঘটে এবং অবিলম্বে জলের সাথে প্রোটন বিনিময়ের মধ্য দিয়ে জল-দ্রবণীয় সেলুলোজ সুপারঅ্যাবজরবেন্ট রজনে পরিণত হয়।

2.2 কাঁচামাল এবং যন্ত্র

কাঁচামাল: শোষক তুলা (লিন্টারে কাটা), সোডিয়াম হাইড্রোক্সাইড, মনোক্লোরোসেটিক অ্যাসিড, এন, এন-মিথিলেনবিসাক্রাইলামাইড, পরম ইথানল, অ্যাসিটোন।

যন্ত্র: তিন-গলাযুক্ত ফ্লাস্ক, বৈদ্যুতিক আলোড়ন, রিফ্লাক্স কনডেনসার, সাকশন ফিল্টার ফ্লাস্ক, বুচনার ফানেল, ভ্যাকুয়াম ড্রাইং ওভেন, জলের ভ্যাকুয়াম পাম্প।

2.3 প্রস্তুতির পদ্ধতি

2.3.1 ক্ষারীয়করণ

তিন-গলাযুক্ত বোতলে 1 গ্রাম শোষক তুলা যোগ করুন, তারপরে একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ সোডিয়াম হাইড্রক্সাইড দ্রবণ এবং পরম ইথানল যোগ করুন, তাপমাত্রা ঘরের তাপমাত্রার নিচে রাখুন এবং কিছুক্ষণ নাড়ুন।

2.3.2 ইথারিফিকেশন

একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ ক্লোরোএসেটিক অ্যাসিড যোগ করুন এবং 1 ঘন্টার জন্য নাড়ুন।

2.3.2 ক্রসলিংকিং

ইথারিফিকেশনের পরবর্তী পর্যায়ে, ক্রস-লিংক করার জন্য অনুপাতে N,N-মিথিলেনবিসাক্রাইলামাইড যোগ করা হয়েছিল এবং 2 ঘন্টার জন্য ঘরের তাপমাত্রায় নাড়াচাড়া করা হয়েছিল।

2.3.4 পোস্ট-প্রসেসিং

পিএইচ মান 7-এ সামঞ্জস্য করতে হিমবাহের অ্যাসিটিক অ্যাসিড ব্যবহার করুন, ইথানল দিয়ে লবণ ধুয়ে ফেলুন, অ্যাসিটোন দিয়ে জল ধুয়ে ফেলুন, সাকশন দিয়ে ফিল্টার করুন এবং 4 ঘন্টা (প্রায় 60-এ) ভ্যাকুয়াম শুকান°সি, ভ্যাকুয়াম ডিগ্রি 8.8kPa) একটি সাদা তুলো ফিলামেন্ট পণ্য পেতে।

2.4 বিশ্লেষণাত্মক পরীক্ষা

জল শোষণের হার (WRV) sieving দ্বারা নির্ধারিত হয়, অর্থাৎ, পণ্যের 1g (G) একটি বীকারে 100ml পাতিত জল (V1) যুক্ত করা হয়, 24 ঘন্টা ভিজিয়ে রাখা হয়, 200-জাল স্টেইনলেস স্টিলের পর্দার মাধ্যমে ফিল্টার করা হয়। , এবং স্ক্রিনের নীচে জল সংগ্রহ করা হয় (V2)৷ গণনার সূত্রটি নিম্নরূপ: WRV=(V1-V2)/G.

3. ফলাফল এবং আলোচনা

3.1 ক্ষারকরণ প্রতিক্রিয়া অবস্থার নির্বাচন

তুলো ফাইবার এবং ক্ষারীয় দ্রবণের ক্রিয়া দ্বারা ক্ষার সেলুলোজ উৎপাদনের প্রক্রিয়ায়, প্রক্রিয়ার শর্তগুলি পণ্যের কার্যকারিতার উপর উল্লেখযোগ্য প্রভাব ফেলে। ক্ষারকরণ বিক্রিয়ায় অনেক কারণ রয়েছে। পর্যবেক্ষণের সুবিধার জন্য, অর্থোগোনাল পরীক্ষার নকশা পদ্ধতি গৃহীত হয়।

অন্যান্য শর্ত: দ্রাবক হল 20ml পরম ইথানল, ক্ষার থেকে ইথারিফাইং এজেন্টের অনুপাত (mol/md) হল 3:1, এবং ক্রসলিংকিং এজেন্ট হল 0.05g৷

পরীক্ষামূলক ফলাফলগুলি দেখায় যে: প্রাথমিক এবং মাধ্যমিক সম্পর্ক: C>A>B, সর্বোত্তম অনুপাত: A3B3C3। লাইয়ের ঘনত্ব হল ক্ষারকরণ বিক্রিয়ার সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ ফ্যাক্টর। লাইয়ের উচ্চ ঘনত্ব ক্ষার সেলুলোজ গঠনের জন্য সহায়ক। যাইহোক, এটি লক্ষ করা উচিত যে লাইয়ের ঘনত্ব যত বেশি হবে, প্রস্তুত সুপার শোষক রেজিনের লবণের পরিমাণ তত বেশি হবে। অতএব, ইথানল দিয়ে লবণ ধোয়ার সময়, পণ্যের লবণ সরানো হয়েছে তা নিশ্চিত করতে কয়েকবার ধুয়ে ফেলুন, যাতে পণ্যটির জল শোষণ ক্ষমতা প্রভাবিত না হয়।

3.2 পণ্য WRV এ ক্রসলিংকিং এজেন্ট ডোজ এর প্রভাব

পরীক্ষামূলক অবস্থা হল: 20ml পরম ইথানল, 2.3:1 ক্ষার থেকে ইথারিফিকেশন এজেন্টের অনুপাত, 20ml লাই এবং 90min ক্ষারকরণ।

ফলাফলগুলি দেখায় যে ক্রস-লিঙ্কিং এজেন্টের পরিমাণ CMC-Na-এর ক্রস-লিঙ্কিং ডিগ্রিকে প্রভাবিত করে। অত্যধিক ক্রস-লিঙ্কিং পণ্যের জায়গায় একটি আঁটসাঁট নেটওয়ার্ক গঠনের দিকে পরিচালিত করে, যা জল শোষণের কম হার এবং জল শোষণের পরে দুর্বল স্থিতিস্থাপকতা দ্বারা চিহ্নিত করা হয়; যখন ক্রস-লিংকিং এজেন্টের পরিমাণ কম হয়, তখন ক্রস-লিংকিং অসম্পূর্ণ থাকে এবং জল-দ্রবণীয় পণ্য রয়েছে, যা জল শোষণের হারকেও প্রভাবিত করে। যখন ক্রস-লিংকিং এজেন্টের পরিমাণ 0.06g এর কম হয়, তখন ক্রস-লিংকিং এজেন্টের পরিমাণ বৃদ্ধির সাথে পানি শোষণের হার বৃদ্ধি পায়, যখন ক্রস-লিংকিং এজেন্টের পরিমাণ 0.06g এর বেশি হয়, তখন পানি শোষণের হার হ্রাস পায়। ক্রস-লিংকিং এজেন্টের পরিমাণ সহ। অতএব, ক্রসলিংকিং এজেন্টের ডোজ তুলার ফাইবার ভরের প্রায় 6%।

3.3 পণ্য WRV এর উপর ইথারিফিকেশন অবস্থার প্রভাব

পরীক্ষামূলক অবস্থা হল: ক্ষার ঘনত্ব 40%; ক্ষার ভলিউম 20 মিলি; পরম ইথানল 20 মিলি; ক্রস-লিঙ্কিং এজেন্ট ডোজ 0.06 গ্রাম; ক্ষারকরণ 90 মিনিট।

রাসায়নিক বিক্রিয়া সূত্র থেকে, ক্ষার-ইথার অনুপাত (NaOH:CICH2-COOH) হওয়া উচিত 2:1, কিন্তু ব্যবহৃত ক্ষারের প্রকৃত পরিমাণ এই অনুপাতের চেয়ে বেশি, কারণ প্রতিক্রিয়া পদ্ধতিতে একটি নির্দিষ্ট মুক্ত ক্ষার ঘনত্ব নিশ্চিত করা আবশ্যক। , কারণ: নির্দিষ্ট একটি উচ্চতর ঘনত্ব মুক্ত বেসের ক্ষারকরণ বিক্রিয়া সমাপ্তির জন্য সহায়ক; ক্রস লিঙ্কিং প্রতিক্রিয়া ক্ষারীয় অবস্থার অধীনে বাহিত করা আবশ্যক; কিছু পার্শ্ব প্রতিক্রিয়া ক্ষার গ্রাস করে। যাইহোক, যদি ক্ষারের পরিমাণ খুব বেশি যোগ করা হয়, তাহলে ক্ষার ফাইবার মারাত্মকভাবে ক্ষয়প্রাপ্ত হবে এবং একই সময়ে, ইথারিফিকেশন এজেন্টের কার্যকারিতা হ্রাস পাবে। পরীক্ষাগুলি দেখায় যে ক্ষার এবং ইথারের অনুপাত প্রায় 2.5:1।

3.4 দ্রাবক পরিমাণের প্রভাব

পরীক্ষামূলক অবস্থা হল: ক্ষার ঘনত্ব 40%; ক্ষার ডোজ 20 মিলি; ক্ষার-ইথার অনুপাত 2.5:1; ক্রস-লিংকিং এজেন্ট ডোজ 0.06 গ্রাম, ক্ষারকরণ 90 মিনিট।

দ্রাবক অ্যানহাইড্রাস ইথানল সিস্টেমের স্লারি অবস্থাকে বিচ্ছুরণ, একজাতকরণ এবং বজায় রাখার ভূমিকা পালন করে, যা ক্ষার সেলুলোজ গঠনের সময় নির্গত তাপকে ছড়িয়ে দিতে এবং স্থানান্তর করতে উপকারী, এবং ক্ষার সেলুলোজের হাইড্রোলাইসিস প্রতিক্রিয়া কমাতে পারে, যার ফলে অভিন্নতা পাওয়া যায়। সেলুলোজ যাইহোক, যদি অ্যালকোহল যোগ করার পরিমাণ খুব বেশি হয়, তাহলে ক্ষার এবং সোডিয়াম মনোক্লোরোসেটেট এতে দ্রবীভূত হবে, বিক্রিয়কগুলির ঘনত্ব হ্রাস পাবে, প্রতিক্রিয়ার হার হ্রাস পাবে এবং এটি পরবর্তী ক্রসলিংকিংয়ের উপরও বিরূপ প্রভাব ফেলবে। যখন পরম ইথানলের পরিমাণ 20ml হয়, তখন WRV মান বড় হয়।

সংক্ষেপে, এন, এন-মিথিলেনবিসাক্রাইলামাইড দ্বারা ক্রস-লিঙ্কযুক্ত শোষক তুলো ক্ষারযুক্ত এবং ইথারিফাইড কার্বোক্সিমিথাইল সেলুলোজ থেকে সুপারঅ্যাবজরবেন্ট রজন প্রস্তুত করার জন্য সবচেয়ে উপযুক্ত শর্তগুলি হল: ক্ষার ঘনত্ব 40%, দ্রাবক-মুক্ত 20 মিলি জল এবং ইথানল, ইথার্যালিওর অ্যালকালিও। 2.5:1, এবং ক্রসলিংকিং এজেন্টের ডোজ হল 0.06g (তুলার লিন্টারের পরিমাণের 6%)।