ترکیب شیمیایی سلولز پلی آنیونی چیست؟

سلولز پلی یونی (PAC) یک مشتق تغییر یافته شیمیایی از سلولز است که یک پلی ساکارید طبیعی است که در دیواره سلولی گیاهان یافت می شود. PAC به دلیل خواص شیمیایی منحصر به فرد خود معمولاً در صنایع مختلف از جمله حفاری نفت، فرآوری مواد غذایی، داروسازی و آرایشی استفاده می شود. ترکیب شیمیایی، ساختار و خواص آن، آن را به یک افزودنی ضروری در بسیاری از کاربردها تبدیل کرده است.

ساختار سلولزی:

سلولز یک پلی ساکارید خطی است که از واحدهای تکرارشونده مولکول های β-D-گلوکز که توسط پیوندهای گلیکوزیدی β(1→4) به هم متصل شده اند، تشکیل شده است. هر واحد گلوکز شامل سه گروه هیدروکسیل (-OH) است که برای اصلاح شیمیایی بسیار مهم هستند.

اصلاح شیمیایی:

سلولز پلی یونی از طریق اصلاح شیمیایی سلولز تولید می شود. فرآیند اصلاح شامل معرفی گروه های آنیونی بر روی ستون فقرات سلولزی است که به آن خواص خاصی می دهد. روش های متداول برای اصلاح سلولز شامل واکنش های اتریفیکاسیون و استریفیکاسیون است.

گروه های آنیونی:

گروه های آنیونی اضافه شده به سلولز در طی اصلاح، خواص پلی آنیونی را به پلیمر حاصل می بخشند. این گروه ها می توانند شامل گروه های کربوکسیلات (-COO-)، سولفات (-OSO3-) یا فسفات (-OPO3-) باشند. انتخاب گروه آنیونی به خواص مورد نظر و کاربردهای مورد نظر سلولز پلی آنیونی بستگی دارد.

ترکیب شیمیایی PAC:

ترکیب شیمیایی سلولز پلی آنیونی بسته به روش سنتز خاص و کاربرد مورد نظر متفاوت است. با این حال، به طور کلی، PAC در درجه اول از ستون فقرات سلولزی با گروه های آنیونی متصل به آن تشکیل شده است. درجه جانشینی (DS)، که به میانگین تعداد گروه های آنیونی در واحد گلوکز اشاره دارد، می تواند متفاوت باشد و به شدت بر خواص PAC تأثیر می گذارد.

نمونه ساختار شیمیایی:

نمونه ای از ساختار شیمیایی سلولز پلی آنیونی با گروه های کربوکسیلات به شرح زیر است:

ساختار سلولز پلی یونی

در این ساختار، دایره های آبی نشان دهنده واحدهای گلوکز ستون فقرات سلولزی هستند و دایره های قرمز نشان دهنده گروه های آنیونی کربوکسیلات (-COO-) متصل به برخی از واحدهای گلوکز هستند.

خواص:

سلولز پلی یونی چندین ویژگی مطلوب از خود نشان می دهد، از جمله:

اصلاح رئولوژی: می تواند ویسکوزیته و اتلاف سیال را در کاربردهای مختلف مانند سیالات حفاری در صنعت نفت کنترل کند.

احتباس آب: PAC می تواند آب را جذب و حفظ کند و در محصولاتی که نیاز به کنترل رطوبت دارند، مانند محصولات غذایی یا فرمولاسیون های دارویی مفید است.

پایداری: با جلوگیری از جداسازی یا تجمع فاز، پایداری و عملکرد را در فرمولاسیون های مختلف افزایش می دهد.

سازگاری زیستی: در بسیاری از کاربردها، PAC زیست سازگار و غیرسمی است و آن را برای استفاده در داروها و محصولات غذایی مناسب می کند.

برنامه های کاربردی:

سلولز پلی یونی در صنایع مختلفی کاربرد دارد:

سیالات حفاری نفت: PAC یک افزودنی کلیدی در گل حفاری برای کنترل ویسکوزیته، اتلاف سیال و مهار شیل است.

فرآوری مواد غذایی: به عنوان غلیظ کننده، تثبیت کننده یا عامل نگهدارنده آب در محصولات غذایی مانند سس ها، سس ها و نوشیدنی ها استفاده می شود.

داروها: PAC به عنوان یک اتصال دهنده، تجزیه کننده یا اصلاح کننده ویسکوزیته در فرمولاسیون قرص ها، سوسپانسیون ها و کرم های موضعی عمل می کند.

لوازم آرایشی: در محصولات مراقبت شخصی مانند کرم ها، لوسیون ها و شامپوها برای کنترل ویسکوزیته و پایداری استفاده می شود.

ساخت:

فرآیند تولید سلولز پلی آنیونی شامل چندین مرحله است:

تامین سلولز: سلولز معمولا از خمیر چوب یا الیاف پنبه به دست می آید.

اصلاح شیمیایی: سلولز تحت واکنش های اتریفیکاسیون یا استریفیکاسیون قرار می گیرد تا گروه های آنیونی را به واحدهای گلوکز وارد کند.

خالص سازی: سلولز اصلاح شده برای حذف ناخالصی ها و محصولات جانبی خالص سازی می شود.

خشک کردن و بسته بندی: سلولز پلی آنیونی خالص خشک شده و برای توزیع در صنایع مختلف بسته بندی می شود.

سلولز پلی آنیونی یک مشتق تغییر یافته شیمیایی از سلولز با گروه های آنیونی متصل به ستون فقرات سلولزی است. ترکیب شیمیایی آن، از جمله نوع و چگالی گروه های آنیونی، تعیین کننده خواص و مناسب بودن آن برای کاربردهای مختلف در صنایعی مانند حفاری نفت، فرآوری مواد غذایی، دارویی و آرایشی است. از طریق کنترل دقیق سنتز و فرمولاسیون آن، سلولز پلی آنیونی همچنان یک افزودنی ضروری در محصولات و فرآیندهای متعدد در سراسر جهان است.