সেলুলোজ ডেরিভেটিভস কি?

সেলুলোজ ডেরিভেটিভগুলি রাসায়নিক বিকারক সহ সেলুলোজ পলিমারগুলিতে হাইড্রক্সিল গ্রুপের ইস্টারিফিকেশন বা ইথারিফিকেশন দ্বারা উত্পাদিত হয়। প্রতিক্রিয়া পণ্যগুলির কাঠামোগত বৈশিষ্ট্য অনুসারে, সেলুলোজ ডেরিভেটিভগুলিকে তিনটি বিভাগে ভাগ করা যায়: সেলুলোজ ইথার, সেলুলোজ এস্টার এবং সেলুলোজ ইথার এস্টার। সেলুলোজ এস্টার যেগুলি আসলে বাণিজ্যিকভাবে ব্যবহৃত হয় তা হল: সেলুলোজ নাইট্রেট, সেলুলোজ অ্যাসিটেট, সেলুলোজ অ্যাসিটেট বাটিরেট এবং সেলুলোজ জ্যানথেট। সেলুলোজ ইথারগুলির মধ্যে রয়েছে: মিথাইল সেলুলোজ, কার্বক্সিমিথাইল সেলুলোজ, ইথাইল সেলুলোজ, হাইড্রোক্সিইথাইল সেলুলোজ, সায়ানোইথাইল সেলুলোজ, হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল সেলুলোজ এবং হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইল সেলুলোজ। উপরন্তু, এস্টার ইথার মিশ্র ডেরিভেটিভ আছে.

বৈশিষ্ট্য এবং ব্যবহার প্রতিস্থাপন বিকারক নির্বাচন এবং প্রক্রিয়া নকশা মাধ্যমে, পণ্য জলে দ্রবীভূত করা যেতে পারে, পাতলা ক্ষার দ্রবণ বা জৈব দ্রাবক, বা থার্মোপ্লাস্টিক বৈশিষ্ট্য আছে, এবং রাসায়নিক ফাইবার, ফিল্ম, ফিল্ম বেস, প্লাস্টিক, অন্তরক তৈরি করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। উপকরণ, আবরণ, স্লারি, পলিমারিক ডিসপারসেন্ট, খাদ্য সংযোজন এবং দৈনন্দিন রাসায়নিক পণ্য। সেলুলোজ ডেরিভেটিভের বৈশিষ্ট্যগুলি প্রতিস্থাপনের প্রকৃতি, গ্লুকোজ গ্রুপের তিনটি হাইড্রক্সিল গ্রুপের ডিএস ডিগ্রী এবং ম্যাক্রোমোলিকুলার চেইন বরাবর বিকল্পগুলির বিতরণের সাথে সম্পর্কিত। প্রতিক্রিয়ার এলোমেলোতার কারণে, একইভাবে প্রতিস্থাপিত পণ্য ব্যতীত যখন তিনটি হাইড্রক্সিল গ্রুপ প্রতিস্থাপিত হয় (DS হল 3), অন্যান্য ক্ষেত্রে (একজাতীয় বিক্রিয়া বা ভিন্ন ভিন্ন প্রতিক্রিয়া), নিম্নলিখিত তিনটি ভিন্ন প্রতিস্থাপন অবস্থান পাওয়া যায়: মিশ্র পণ্য অপ্রতিস্থাপিত গ্লুকোসিল গ্রুপ: ① মনোসাবস্টিটিউট (DS হল 1, C, C বা C অবস্থান প্রতিস্থাপিত, কাঠামোগত সূত্র সেলুলোজ দেখুন); ② বাদ দেওয়া হয়েছে (DS হল 2, C, C, C, C বা C, C পজিশন প্রতিস্থাপিত হয়েছে); ③ সম্পূর্ণ প্রতিস্থাপন (DS হল 3)। অতএব, একই প্রতিস্থাপন মানের সাথে একই সেলুলোজ ডেরিভেটিভের বৈশিষ্ট্যগুলিও বেশ ভিন্ন হতে পারে। উদাহরণ স্বরূপ, সেলুলোজ ডায়াসেটেট সরাসরি 2-এর ডিএস-এ দ্রবীভূত হয়, তবে অ্যাসিটোনে অদ্রবণীয়, কিন্তু সম্পূর্ণরূপে এস্টেরিফাইড সেলুলোজ ট্রায়াসিটেটের স্যাপোনিফিকেশনের মাধ্যমে প্রাপ্ত সেলুলোজ ডায়াসেটেট অ্যাসিটোনে সম্পূর্ণরূপে দ্রবীভূত হতে পারে। প্রতিস্থাপনের এই ভিন্নতা সেলুলোজ এস্টার এবং ইথারিফিকেশন প্রতিক্রিয়ার মৌলিক আইনের সাথে সম্পর্কিত।

সেলুলোজ অণুতে সেলুলোজ ইস্টারিফিকেশন এবং ইথারিফিকেশন প্রতিক্রিয়ার মৌলিক নিয়ম, গ্লুকোজ গ্রুপে তিনটি হাইড্রক্সিল গ্রুপের অবস্থান ভিন্ন এবং সংলগ্ন বিকল্প এবং স্টেরিক বাধার প্রভাবও আলাদা। তিনটি হাইড্রক্সিল গ্রুপের আপেক্ষিক অম্লতা এবং ডিগ্রী বিচ্ছিন্নতা হল: C>C>C। যখন ইথারিফিকেশন বিক্রিয়াটি একটি ক্ষারীয় মাধ্যমে করা হয়, তখন C হাইড্রক্সিল গ্রুপটি প্রথমে বিক্রিয়া করে, তারপর C হাইড্রক্সিল গ্রুপ এবং অবশেষে C প্রাথমিক হাইড্রক্সিল গ্রুপ। যখন এস্টারিফিকেশন বিক্রিয়াটি অ্যাসিডিক মাধ্যমে করা হয়, তখন প্রতিটি হাইড্রক্সিল গ্রুপের প্রতিক্রিয়ার অসুবিধা ইথারিফিকেশন বিক্রিয়ার ক্রম বিপরীত হয়। একটি ভারী প্রতিস্থাপন বিকারকের সাথে প্রতিক্রিয়া করার সময়, স্টেরিক প্রতিবন্ধক প্রভাব একটি গুরুত্বপূর্ণ প্রভাব ফেলে, এবং সি হাইড্রোক্সিল গ্রুপ একটি ছোট স্টেরিক প্রতিবন্ধক প্রভাব সহ C এবং C হাইড্রক্সিল গ্রুপের তুলনায় প্রতিক্রিয়া করা সহজ।

সেলুলোজ একটি স্ফটিক প্রাকৃতিক পলিমার। সেলুলোজ শক্ত থাকলে বেশিরভাগ ইস্টারিফিকেশন এবং ইথারিফিকেশন বিক্রিয়াই ভিন্ন ভিন্ন প্রতিক্রিয়া। সেলুলোজ ফাইবারে বিক্রিয়া বিকারকগুলির বিচ্ছুরণ অবস্থাকে পৌঁছানোযোগ্যতা বলে। স্ফটিক অঞ্চলের আন্তঃআণবিক বিন্যাস শক্তভাবে সাজানো হয় এবং বিকারকটি কেবল স্ফটিক পৃষ্ঠে ছড়িয়ে পড়তে পারে। নিরাকার অঞ্চলে আন্তঃআণবিক বিন্যাস ঢিলেঢালা, এবং সেখানে আরও মুক্ত হাইড্রক্সিল গ্রুপ রয়েছে যেগুলি বিকারকগুলির সাথে যোগাযোগ করা সহজ, উচ্চ অ্যাক্সেসযোগ্যতা এবং সহজ প্রতিক্রিয়া সহ। সাধারণত, উচ্চ স্ফটিকতা এবং বড় স্ফটিক আকারের কাঁচামালগুলি কম স্ফটিকতা এবং ছোট স্ফটিক আকারের কাঁচামালের মতো প্রতিক্রিয়া করা সহজ নয়। কিন্তু এটি সম্পূর্ণ সত্য নয়, উদাহরণস্বরূপ, নিম্ন স্ফটিকতা এবং ছোট স্ফটিকতা সহ শুষ্ক ভিসকস তন্তুগুলির অ্যাসিটিলেশন হার উচ্চ স্ফটিকতা এবং বৃহত্তর স্ফটিকত্ব সহ তুলো ফাইবারের তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে কম। এর কারণ হল শুকানোর প্রক্রিয়া চলাকালীন সংলগ্ন পলিমারগুলির মধ্যে কিছু হাইড্রোজেন বন্ধন বিন্দু তৈরি হয়, যা বিকারকগুলির বিস্তারকে বাধা দেয়। যদি ভেজা সেলুলোজ কাঁচামালের আর্দ্রতা একটি বৃহত্তর জৈব দ্রাবক (যেমন অ্যাসিটিক অ্যাসিড, বেনজিন, পাইরিডিন) দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয় এবং তারপরে শুকানো হয়, তবে এর প্রতিক্রিয়াশীলতা অনেক উন্নত হবে, কারণ শুকানোর ফলে দ্রাবককে সম্পূর্ণরূপে বের করে দেওয়া যায় না এবং কিছু বড়। অণুগুলি সেলুলোজ কাঁচামালের "গর্তে" আটকা পড়ে, তথাকথিত ধারণকৃত সেলুলোজ গঠন করে। ফোলা দ্বারা যে দূরত্ব বাড়ানো হয়েছে তা পুনরুদ্ধার করা সহজ নয়, যা বিকারকগুলির বিস্তারের জন্য সহায়ক, এবং প্রতিক্রিয়ার হার এবং প্রতিক্রিয়ার অভিন্নতা প্রচার করে। এই কারণে, বিভিন্ন সেলুলোজ ডেরিভেটিভের উত্পাদন প্রক্রিয়ায়, অনুরূপ ফোলা চিকিত্সা থাকতে হবে। সাধারণত জল, অ্যাসিড বা ক্ষার দ্রবণের একটি নির্দিষ্ট ঘনত্ব ফোলা এজেন্ট হিসাবে ব্যবহৃত হয়। উপরন্তু, একই ভৌত এবং রাসায়নিক সূচকগুলির সাথে দ্রবীভূত সজ্জার রাসায়নিক বিক্রিয়ার অসুবিধা প্রায়শই খুব আলাদা হয়, যা একই উদ্ভিদের বিভিন্ন জৈব রাসায়নিক এবং কাঠামোগত ফাংশন সহ বিভিন্ন ধরণের উদ্ভিদ বা কোষের অঙ্গসংস্থানগত কারণগুলির কারণে ঘটে। এর উদ্ভিদের ফাইবারের বাইরের স্তরের প্রাথমিক প্রাচীরটি বিকারকগুলির অনুপ্রবেশকে বাধা দেয় এবং রাসায়নিক বিক্রিয়াকে বাধা দেয়, তাই সাধারণত ভাল প্রতিক্রিয়া সহ দ্রবীভূত পাল্প পাওয়ার জন্য প্রাথমিক প্রাচীরকে ধ্বংস করার জন্য পাল্পিং প্রক্রিয়ায় সংশ্লিষ্ট শর্তগুলি ব্যবহার করা প্রয়োজন। উদাহরণস্বরূপ, ব্যাগাস পাল্প হল একটি কাঁচামাল যার ভিসকস পাল্প উৎপাদনে দুর্বল প্রতিক্রিয়াশীলতা রয়েছে। ভিসকস (সেলুলোজ জ্যান্থেট ক্ষার দ্রবণ) প্রস্তুত করার সময়, তুলার লিন্টার পাল্প এবং কাঠের সজ্জার চেয়ে বেশি কার্বন ডাইসলফাইড খাওয়া হয়। পরিস্রাবণ হার অন্যান্য pulps সঙ্গে প্রস্তুত viscose তুলনায় কম. এর কারণ হল আখের ফাইবার কোষের প্রাথমিক প্রাচীরটি পাপিংয়ের সময় এবং প্রচলিত পদ্ধতিতে ক্ষার সেলুলোজ তৈরি করার সময় সঠিকভাবে ক্ষতিগ্রস্ত হয়নি, ফলে হলুদ প্রতিক্রিয়ায় অসুবিধা হয়।

প্রাক-হাইড্রোলাইজড ক্ষারীয় ব্যাগাস পাল্প ফাইবার] এবং চিত্র 2 [ক্ষার গর্ভধারণের পরে ব্যাগাস পাল্প ফাইবার] হল প্রাক-হাইড্রোলাইজড ক্ষারীয় প্রক্রিয়া এবং প্রচলিত ক্ষারীয় গর্ভধারণের পরে ব্যাগাস পাল্প ফাইবারগুলির পৃষ্ঠের ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপ স্ক্যানিং চিত্র, যা এখনও পূর্বে দেখা যেতে পারে। পরিষ্কার গর্ত; পরবর্তীতে, যদিও ক্ষারীয় দ্রবণ ফুলে যাওয়ার কারণে গর্তগুলি অদৃশ্য হয়ে যায়, প্রাথমিক প্রাচীর এখনও পুরো ফাইবারকে ঢেকে রাখে। যদি "দ্বিতীয় গর্ভধারণ" (সাধারণ গর্ভধারণের পরে একটি বড় ফোলা প্রভাব সহ একটি পাতলা ক্ষারীয় দ্রবণ দিয়ে দ্বিতীয় গর্ভধারণ) বা ডিপ-গ্রাইন্ডিং (যান্ত্রিক গ্রাইন্ডিংয়ের সাথে মিলিত সাধারণ গর্ভধারণ) প্রক্রিয়া, হলুদ প্রতিক্রিয়া মসৃণভাবে এগিয়ে যেতে পারে, ভিসকোস পরিস্রাবণ হার উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত হয়। কারণ উপরের দুটি পদ্ধতিই প্রাথমিক প্রাচীরের খোসা ছাড়িয়ে দিতে পারে, তুলনামূলকভাবে সহজ প্রতিক্রিয়ার ভেতরের স্তরটিকে উন্মুক্ত করে দেয়, যা বিকারকগুলির অনুপ্রবেশের জন্য সহায়ক এবং প্রতিক্রিয়া কর্মক্ষমতা উন্নত করে (চিত্র 3 [ব্যাগাস পাল্প ফাইবারের সেকেন্ডারি ইমপ্রেগনেশন ], ডুমুর। গ্রাইন্ডিং ব্যাগাস পাল্প ফাইবার])।

সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, অ-জলীয় দ্রাবক সিস্টেম যা সরাসরি সেলুলোজ দ্রবীভূত করতে পারে আবির্ভূত হয়েছে। যেমন ডাইমিথাইলফর্মাইড এবং NO, ডাইমিথাইল সালফক্সাইড এবং প্যারাফর্মালডিহাইড, এবং অন্যান্য মিশ্র দ্রাবক, ইত্যাদি, সেলুলোজকে একটি সমজাতীয় প্রতিক্রিয়া সহ্য করতে সক্ষম করে। যাইহোক, আউট-অফ-ফেজ প্রতিক্রিয়াগুলির উপরে উল্লিখিত কিছু আইন আর প্রযোজ্য নয়। উদাহরণস্বরূপ, অ্যাসিটোনে দ্রবণীয় সেলুলোজ ডায়াসেটেট প্রস্তুত করার সময়, সেলুলোজ ট্রায়াসিটেটের হাইড্রোলাইসিস করার প্রয়োজন হয় না, তবে ডিএস 2 না হওয়া পর্যন্ত সরাসরি এস্টেরিফাইড করা যেতে পারে।