હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ મિથાઈલ સેલ્યુલોઝના ગુણવત્તા નિયંત્રણ પર અભ્યાસ

મારા દેશમાં HPMC ઉત્પાદનની વર્તમાન પરિસ્થિતિ અનુસાર, હાઈડ્રોક્સીપ્રોપીલ મેથાઈલસેલ્યુલોઝની ગુણવત્તાને અસર કરતા પરિબળોનું વિશ્લેષણ કરવામાં આવે છે, અને તેના આધારે, હાઈડ્રોક્સીપ્રોપીલ મેથાઈલસેલ્યુલોઝના ગુણવત્તા સ્તરને કેવી રીતે સુધારી શકાય તેની ચર્ચા અને અભ્યાસ કરવામાં આવે છે, જેથી ઉત્પાદનમાં વધારો થાય.

મુખ્ય શબ્દો:hydroxypropyl methylcellulose; ગુણવત્તા; નિયંત્રણ સંશોધન

હાઈડ્રોક્સીપ્રોપીલ મેથાઈલસેલ્યુલોઝ (HPMC) એ બિન-આયનીય પાણીમાં દ્રાવ્ય સેલ્યુલોઝ મિશ્રિત ઈથર છે જે કપાસ, લાકડામાંથી બને છે અને આલ્કલીના સોજા પછી પ્રોપીલીન ઓક્સાઈડ અને મિથાઈલ ક્લોરાઈડ સાથે ઈથરફાઈડ થાય છે. સેલ્યુલોઝ મિશ્રિત ઈથર એ સિંગલ સબસ્ટીટ્યુઅન્ટ ઈથરનું સંશોધિત વ્યુત્પન્ન મૂળ મોનોઈથર કરતાં વધુ સારી વિશિષ્ટ ગુણધર્મો ધરાવે છે અને તે સેલ્યુલોઝ ઈથરનું પ્રદર્શન વધુ વ્યાપક અને સંપૂર્ણ રીતે ભજવી શકે છે. ઘણા મિશ્રિત ઇથર્સ પૈકી, હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ મેથાઈલસેલ્યુલોઝ સૌથી મહત્વપૂર્ણ છે. તૈયારી પદ્ધતિ એ આલ્કલાઇન સેલ્યુલોઝમાં પ્રોપીલીન ઓક્સાઇડ ઉમેરવાની છે. ઔદ્યોગિક HPMC ને સાર્વત્રિક ઉત્પાદન તરીકે વર્ણવી શકાય છે. મિથાઈલ જૂથની અવેજીની ડિગ્રી (DS મૂલ્ય ) 1.3 થી 2.2 છે, અને હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલની દાઢ અવેજીની ડિગ્રી 0.1 થી 0.8 છે. ઉપરોક્ત ડેટા પરથી જોઈ શકાય છે કે HPMC માં મિથાઈલ અને હાઈડ્રોક્સીપ્રોપીલની સામગ્રી અને ગુણધર્મો અલગ-અલગ છે, પરિણામે ઉત્પાદનની અંતિમ સ્નિગ્ધતા અને એકરૂપતામાં તફાવત વિવિધ ઉત્પાદન સાહસોના તૈયાર ઉત્પાદનોની ગુણવત્તામાં વધઘટ તરફ દોરી જાય છે.

હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ મેથાઈલસેલ્યુલોઝ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ દ્વારા ઈથર ડેરિવેટિવ્સનું ઉત્પાદન કરે છે, જે તેની રચના, બંધારણ અને ગુણધર્મોમાં, ખાસ કરીને સેલ્યુલોઝની દ્રાવ્યતામાં ગહન ફેરફારો ધરાવે છે, જે રજૂ કરાયેલા એલ્કાઈલ જૂથોના પ્રકાર અને જથ્થા અનુસાર બદલાઈ શકે છે. પાણીમાં દ્રાવ્ય ઇથર ડેરિવેટિવ્ઝ મેળવો, આલ્કલી સોલ્યુશનને પાતળું કરો, ધ્રુવીય સોલવન્ટ્સ (જેમ કે ઇથેનોલ, પ્રોપાનોલ) અને બિન-ધ્રુવીય કાર્બનિક સોલવન્ટ્સ (જેમ કે બેન્ઝીન, ઈથર), જે સેલ્યુલોઝ ડેરિવેટિવ્ઝની જાતો અને એપ્લિકેશન ક્ષેત્રોને મોટા પ્રમાણમાં વિસ્તૃત કરે છે.

1. ગુણવત્તા પર હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ મેથાઈલસેલ્યુલોઝ આલ્કલાઈઝેશન પ્રક્રિયાની અસર

આલ્કલાઈઝેશન પ્રક્રિયા એ HPMC ઉત્પાદનના પ્રતિક્રિયા તબક્કામાં પ્રથમ પગલું છે, અને તે સૌથી નિર્ણાયક પગલાંઓમાંનું એક પણ છે. એચપીએમસી ઉત્પાદનોની સહજ ગુણવત્તા મોટે ભાગે આલ્કલાઈઝેશન પ્રક્રિયા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, ઈથરિફિકેશન પ્રક્રિયા દ્વારા નહીં, કારણ કે આલ્કલાઈઝેશનની અસર ઈથરિફિકેશનની અસરને સીધી અસર કરે છે.

હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ મેથાઈલસેલ્યુલોઝ અલ્કલી સેલ્યુલોઝ બનાવવા માટે આલ્કલાઇન સોલ્યુશન સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, જે અત્યંત પ્રતિક્રિયાશીલ છે. ઇથેરિફિકેશન રિએક્શનમાં, સેલ્યુલોઝના સોજો, ઘૂંસપેંઠ અને ઇથરિફિકેશન માટે ઇથેરિફિકેશન એજન્ટની મુખ્ય પ્રતિક્રિયા અને બાજુની પ્રતિક્રિયાઓનો દર, પ્રતિક્રિયાની એકરૂપતા અને અંતિમ ઉત્પાદનના ગુણધર્મો આ બધું તેની રચના અને રચના સાથે સંબંધિત છે. આલ્કલી સેલ્યુલોઝ, તેથી આલ્કલી સેલ્યુલોઝની રચના અને રાસાયણિક ગુણધર્મો સેલ્યુલોઝ ઈથરના ઉત્પાદનમાં મહત્વપૂર્ણ સંશોધન પદાર્થો છે.

2. હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ મેથાઈલસેલ્યુલોઝની ગુણવત્તા પર તાપમાનની અસર

KOH જલીય દ્રાવણની ચોક્કસ સાંદ્રતામાં, પ્રતિક્રિયા તાપમાન ઘટવા સાથે હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ મેથાઈલસેલ્યુલોઝથી ક્ષાર સુધીના શોષણની માત્રા અને સોજો વધે છે. ઉદાહરણ તરીકે, આલ્કલી સેલ્યુલોઝનું આઉટપુટ KOH ની સાંદ્રતા સાથે બદલાય છે: 15%, 10 પર 8%°C, અને 5 પર 4.2%°C. આ વલણની પદ્ધતિ એ છે કે આલ્કલી સેલ્યુલોઝની રચના એ એક્ઝોથર્મિક પ્રતિક્રિયા પ્રક્રિયા છે. જેમ જેમ તાપમાન વધે છે તેમ, અલ્કલી પર હાઈડ્રોક્સીપ્રોપીલ મેથાઈલસેલ્યુલોઝનું શોષણ ઓછું થાય છે, પરંતુ આલ્કલી સેલ્યુલોઝની હાઈડ્રોલીસીસ પ્રતિક્રિયામાં ઘણો વધારો થાય છે, જે આલ્કલી સેલ્યુલોઝની રચના માટે અનુકૂળ નથી. તે ઉપરથી જોઈ શકાય છે કે આલ્કલાઈઝેશન તાપમાન ઘટાડવું એ આલ્કલી સેલ્યુલોઝના નિર્માણ માટે અનુકૂળ છે અને હાઇડ્રોલિસિસ પ્રતિક્રિયાને અટકાવે છે.

3. હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ મેથાઈલસેલ્યુલોઝની ગુણવત્તા પર ઉમેરણોની અસર

સેલ્યુલોઝ-કોહ-વોટર સિસ્ટમમાં, એડિટિવ-આલ્કલી સેલ્યુલોઝની રચના પર મીઠુંનો મોટો પ્રભાવ છે. જ્યારે KOH સોલ્યુશનની સાંદ્રતા 13% કરતા ઓછી હોય છે, ત્યારે પોટેશિયમ ક્લોરાઇડ મીઠાના ઉમેરાથી સેલ્યુલોઝના અલ્કલીનું શોષણ પ્રભાવિત થતું નથી. જ્યારે લાઇ સોલ્યુશનની સાંદ્રતા 13% કરતા વધારે હોય છે, ત્યારે પોટેશિયમ ક્લોરાઇડ ઉમેર્યા પછી, સેલ્યુલોઝનું અલ્કલી માટે દેખીતું શોષણ પોટેશિયમ ક્લોરાઇડની સાંદ્રતા સાથે શોષણ વધે છે, પરંતુ કુલ શોષણ ક્ષમતા ઘટે છે, અને પાણીનું શોષણ ખૂબ વધે છે, તેથી મીઠું ઉમેરવું સામાન્ય રીતે સેલ્યુલોઝના આલ્કલાઈઝેશન અને સોજો માટે પ્રતિકૂળ હોય છે, પરંતુ મીઠું જલવિચ્છેદનને અટકાવી શકે છે અને સિસ્ટમને નિયંત્રિત કરી શકે છે. મફત પાણીનું પ્રમાણ આમ આલ્કલાઈઝેશન અને ઈથરિફિકેશનની અસરમાં સુધારો કરે છે.

4. hydroxypropyl methylcellulose ની ગુણવત્તા પર ઉત્પાદન પ્રક્રિયાનો પ્રભાવ

હાલમાં, મારા દેશમાં હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ મેથાઈલસેલ્યુલોઝ ઉત્પાદન સાહસો મોટે ભાગે દ્રાવક પદ્ધતિની ઉત્પાદન પ્રક્રિયા અપનાવે છે. આલ્કલી સેલ્યુલોઝની તૈયારી અને ઈથરફિકેશન પ્રક્રિયા તમામ નિષ્ક્રિય કાર્બનિક દ્રાવકમાં કરવામાં આવે છે, તેથી તૈયાર ઉત્પાદનની ગુણવત્તા સુનિશ્ચિત કરવા માટે વિશાળ સપાટી વિસ્તાર અને પ્રતિક્રિયાશીલતા મેળવવા માટે કાચા માલના શુદ્ધ કપાસને પલ્વરાઇઝ કરવાની જરૂર છે.

રિએક્ટરમાં પલ્વરાઇઝ્ડ સેલ્યુલોઝ, ઓર્ગેનિક સોલવન્ટ અને આલ્કલી સોલ્યુશન ઉમેરો અને એકસમાન આલ્કલાઈઝેશન અને ઓછા ડિગ્રેડેશન સાથે આલ્કલી સેલ્યુલોઝ મેળવવા માટે ચોક્કસ તાપમાન અને સમયે શક્તિશાળી યાંત્રિક હલાવવાનો ઉપયોગ કરો. ઓર્ગેનિક ડિલ્યુશન સોલવન્ટ્સ (આઇસોપ્રોપેનોલ, ટોલ્યુએન, વગેરે) ચોક્કસ જડતા ધરાવે છે, જે રચના પ્રક્રિયા દરમિયાન હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ મેથાઈલસેલ્યુલોઝને એકસમાન ગરમીનું ઉત્સર્જન કરે છે, જે સ્ટેપવાઇઝ રિલીઝ પ્રોગ્રેસ દર્શાવે છે, જ્યારે વિરુદ્ધ દિશામાં આલ્કલી સેલ્યુલોઝની હાઇડ્રોલિસિસ પ્રતિક્રિયાને ઘટાડે છે. ગુણવત્તાયુક્ત આલ્કલી સેલ્યુલોઝ, સામાન્ય રીતે આ લિંકમાં વપરાતી લાઇની સાંદ્રતા 50% જેટલી ઊંચી હોય છે.

સેલ્યુલોઝને લીમાં પલાળી દેવામાં આવે તે પછી, સંપૂર્ણ સોજો અને સમાનરૂપે આલ્કલી સેલ્યુલોઝ મેળવવામાં આવે છે. લાઇ ઓસ્મોટિકલી સેલ્યુલોઝને વધુ સારી રીતે ફૂલે છે, જે અનુગામી ઇથરિફિકેશન પ્રતિક્રિયા માટે સારો પાયો નાખે છે. લાક્ષણિક દ્રવ્યોમાં મુખ્યત્વે આઇસોપ્રોપેનોલ, એસીટોન, ટોલ્યુએન વગેરેનો સમાવેશ થાય છે. લાઇની દ્રાવ્યતા, મંદનનો પ્રકાર અને હલાવવાની સ્થિતિ એ આલ્કલી સેલ્યુલોઝની રચનાને અસર કરતા મુખ્ય પરિબળો છે. મિશ્રણ કરતી વખતે ઉપલા અને નીચલા સ્તરો રચાય છે. ઉપરનું સ્તર આઇસોપ્રોપેનોલ અને પાણીથી બનેલું છે, અને નીચેનું સ્તર આલ્કલી અને થોડી માત્રામાં આઇસોપ્રોપેનોલનું બનેલું છે. સિસ્ટમમાં વિખેરાયેલ સેલ્યુલોઝ યાંત્રિક હલનચલન હેઠળ ઉપલા અને નીચલા પ્રવાહી સ્તરો સાથે સંપૂર્ણપણે સંપર્કમાં છે. સિસ્ટમમાં આલ્કલી સેલ્યુલોઝની રચના થાય ત્યાં સુધી પાણીનું સંતુલન બદલાય છે.

લાક્ષણિક સેલ્યુલોઝ નોન-આયનીક મિશ્રિત ઈથર તરીકે, હાઈડ્રોક્સીપ્રોપીલ મેથાઈલસેલ્યુલોઝ જૂથોની સામગ્રી વિવિધ મેક્રોમોલેક્યુલર ચેઈન પર હોય છે, એટલે કે, દરેક ગ્લુકોઝ રિંગની સ્થિતિના C પર મિથાઈલ અને હાઈડ્રોક્સીપ્રોપીલ જૂથોનું વિતરણ ગુણોત્તર અલગ હોય છે. તેમાં વધુ ફેલાવો અને અવ્યવસ્થિતતા છે, જે ઉત્પાદનની ગુણવત્તાની સ્થિરતાની ખાતરી આપવાનું મુશ્કેલ બનાવે છે.