سلولز پلی آنیونی چگونه ساخته می شود؟

سلولز پلی یونی (PAC) یک مشتق سلولز محلول در آب است که کاربردهای گسترده ای در صنایع مختلف به ویژه در زمینه سیالات حفاری در صنعت نفت و گاز دارد. به دلیل خواص رئولوژیکی عالی، پایداری بالا و سازگاری با سایر مواد افزودنی شناخته شده است. تولید سلولز پلی آنیونی شامل مراحل مختلفی از جمله استخراج سلولز، اصلاح شیمیایی و خالص سازی است.

1. استخراج سلولز:

ماده اولیه سلولز پلی آنیونی سلولز است، یک پلیمر طبیعی که در دیواره سلولی گیاهان یافت می شود. سلولز را می توان از مواد مختلف گیاهی مانند خمیر چوب، لنگه پنبه یا سایر گیاهان فیبری به دست آورد. فرآیند استخراج شامل مراحل زیر است:

الف. آماده سازی مواد اولیه:

مواد گیاهی انتخاب شده برای حذف ناخالصی هایی مانند لیگنین، همی سلولز و پکتین پیش تیمار می شوند. این معمولاً از طریق ترکیبی از درمان های مکانیکی و شیمیایی انجام می شود.

ب خمیرسازی:

سپس مواد از پیش تصفیه شده خمیر می شوند، فرآیندی که الیاف سلولزی را تجزیه می کند. روش های متداول خمیرسازی شامل خمیر کاغذ کرافت و خمیر سولفیت است که هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند.

ج) جداسازی سلولز:

مواد خمیری برای جداسازی الیاف سلولزی پردازش می شود. این معمولاً شامل یک فرآیند شستشو و سفید کردن برای به دست آوردن مواد سلولزی خالص است.

2. اصلاح شیمیایی:

هنگامی که سلولز به دست آمد، برای معرفی گروه های آنیونی از نظر شیمیایی اصلاح می شود و آن را به سلولز پلی آنیونی تبدیل می کند. یک روش رایج برای این منظور اتریفیکاسیون است.

الف. اتریفیکاسیون:

اتریفیکاسیون شامل واکنش سلولز با یک عامل اتریف کننده برای ایجاد پیوندهای اتری است. در مورد سلولز پلی آنیونی معمولاً گروه های کربوکسی متیل معرفی می شوند. این امر با واکنش با مونوکلرواستات سدیم در حضور یک کاتالیزور اساسی به دست می آید.

ب واکنش کربوکسی متیلاسیون:

واکنش کربوکسی متیلاسیون شامل جایگزینی اتم های هیدروژن بر روی گروه های هیدروکسیل سلولز با گروه های کربوکسی متیل است. این واکنش برای معرفی بارهای آنیونی بر روی ستون فقرات سلولزی حیاتی است.

ج. خنثی کردن:

پس از کربوکسی متیلاسیون، محصول خنثی می شود تا گروه کربوکسی متیل به یون کربوکسیلات تبدیل شود. این مرحله برای ساختن سلولز پلی آنیونی محلول در آب بسیار مهم است.

3. تصفیه:

سپس سلولز اصلاح شده برای حذف محصولات جانبی، مواد شیمیایی واکنش نداده و هرگونه ناخالصی که ممکن است بر عملکرد آن در یک برنامه خاص تأثیر بگذارد، خالص می شود.

الف. شستشو:

محصولات به طور کامل تمیز می شوند تا واکنش دهنده ها، نمک ها و سایر ناخالصی های اضافی حذف شوند. اغلب برای این منظور از آب استفاده می شود.

ب خشک کردن:

سپس سلولز پلی آنیونی خالص شده خشک می شود تا محصول نهایی به صورت پودر یا گرانول بدست آید.

4. کنترل کیفیت:

اقدامات کنترل کیفیت در طول فرآیند تولید اجرا می شود تا اطمینان حاصل شود که سلولز پلی آنیونی به دست آمده با مشخصات مورد نیاز مطابقت دارد. این شامل آزمایش وزن مولکولی، درجه جایگزینی و سایر پارامترهای مرتبط است.

5. کاربرد:

سلولز پلی یونی در صنایع مختلف، عمدتاً در سیستم های سیال حفاری در بخش نفت و گاز کاربرد دارد. این ماده به عنوان چسبنده، عامل کنترل تلفات سیال و بازدارنده شیل عمل می کند و عملکرد کلی سیال حفاری را بهبود می بخشد. کاربردهای دیگر شامل صنایع غذایی و دارویی است که در آن حلالیت در آب و خواص رئولوژیکی آن مزایایی را ارائه می دهد.

سلولز پلی یونی یک مشتق سلولزی همه کاره و ارزشمند است که تولید آن نیازمند یک سری مراحل کاملاً مشخص است. استخراج سلولز از مواد گیاهی، اصلاح شیمیایی از طریق اتریفیکاسیون، خالص سازی و کنترل کیفیت بخش جدایی ناپذیر فرآیند تولید است. سلولز پلی آنیونی به دست آمده یک عنصر کلیدی در انواع کاربردهای صنعتی است که به بهبود عملکرد و عملکرد فرمولاسیون های مختلف کمک می کند. با ادامه توسعه صنعت، انتظار می‌رود که تقاضا برای مشتقات سلولز تخصصی مانند سلولز پلی آنیونی رشد کند، که منجر به ادامه تحقیق و توسعه در فناوری‌ها و کاربردهای اصلاح سلولز می‌شود.