हाइड्रोक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज किससे बनता है?

हाइड्रोक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज (एचपीएमसी) एक अर्धसिंथेटिक पॉलिमर है जिसका उपयोग निर्माण, भोजन, फार्मास्यूटिकल्स और व्यक्तिगत देखभाल उत्पादों सहित उद्योगों की एक विस्तृत श्रृंखला में किया जाता है। इसे फॉर्मूलेशन के रियोलॉजिकल गुणों में सुधार करने की क्षमता के साथ-साथ अन्य अवयवों के साथ इसकी अनुकूलता और इसकी कम विषाक्तता के लिए महत्व दिया जाता है। यह समझने के लिए कि एचपीएमसी कैसे बनता है, पहले सेलूलोज़ की संरचना और गुणों को समझना महत्वपूर्ण है।

सेलूलोज़ ग्लूकोज अणुओं की एक लंबी श्रृंखला है जो पौधों की कोशिका दीवारों में पाई जाती है। ग्लूकोज अणु बीटा-1,4-ग्लाइकोसिडिक बांड द्वारा एक साथ जुड़े होते हैं, जिससे एक रैखिक श्रृंखला बनती है। फिर जंजीरों को हाइड्रोजन बांड और वैन डेर वाल्स बलों द्वारा एक साथ जोड़कर मजबूत, रेशेदार संरचनाएं बनाई जाती हैं। सेलूलोज़ पृथ्वी पर सबसे प्रचुर मात्रा में पाया जाने वाला कार्बनिक यौगिक है, और इसका उपयोग कागज, कपड़ा और निर्माण सामग्री सहित कई प्रकार के अनुप्रयोगों में किया जाता है।

जबकि सेलूलोज़ में कई उपयोगी गुण होते हैं, यह अक्सर इतना कठोर और अघुलनशील होता है कि कई फॉर्मूलेशन में इसका उपयोग नहीं किया जा सकता। इन सीमाओं को पार करने के लिए, वैज्ञानिकों ने एचपीएमसी सहित कई संशोधित सेलूलोज़ डेरिवेटिव विकसित किए हैं। एचपीएमसी रासायनिक प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला के माध्यम से प्राकृतिक सेलूलोज़ को संशोधित करके बनाया जाता है।

एचपीएमसी बनाने में पहला कदम सेलूलोज़ प्रारंभिक सामग्री प्राप्त करना है। यह लकड़ी के गूदे, कपास या बांस जैसे पौधों के स्रोतों से सेलूलोज़ निकालकर किया जा सकता है। इसके बाद अशुद्धियों को दूर करने और सेल्युलोज फाइबर को छोटे कणों में तोड़ने के लिए सेलूलोज़ को सोडियम हाइड्रॉक्साइड या पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड जैसे क्षारीय घोल से उपचारित किया जाता है। इस प्रक्रिया को मर्करीकरण के रूप में जाना जाता है, और यह सेलूलोज़ को अधिक प्रतिक्रियाशील और संशोधित करने में आसान बनाता है।

मर्करीकरण के बाद, सेल्युलोज को प्रोपलीन ऑक्साइड और मिथाइल क्लोराइड के मिश्रण के साथ प्रतिक्रिया करके सेल्युलोज रीढ़ की हड्डी पर हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल और मिथाइल समूहों को पेश किया जाता है। सेल्युलोज की घुलनशीलता और जल प्रतिधारण गुणों को बेहतर बनाने के लिए हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल समूहों को जोड़ा जाता है, जबकि स्थिरता बढ़ाने और सेल्युलोज की प्रतिक्रियाशीलता को कम करने के लिए मिथाइल समूहों को जोड़ा जाता है। प्रतिक्रिया आम तौर पर उत्प्रेरक की उपस्थिति में की जाती है, जैसे सोडियम हाइड्रॉक्साइड या पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड, और तापमान, दबाव और प्रतिक्रिया समय की नियंत्रित स्थितियों के तहत।

एचपीएमसी के प्रतिस्थापन की डिग्री (डीएस) हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल और मिथाइल समूहों की संख्या को संदर्भित करती है जो सेल्यूलोज रीढ़ पर पेश की जाती हैं। डीएस एचपीएमसी के वांछित गुणों और इसके उपयोग किए जा रहे विशिष्ट अनुप्रयोग के आधार पर भिन्न हो सकता है। आम तौर पर, उच्च डीएस मूल्यों के परिणामस्वरूप एचपीएमसी कम चिपचिपापन और तेज विघटन दर के साथ होता है, जबकि कम डीएस मूल्यों के परिणामस्वरूप एचपीएमसी उच्च चिपचिपापन और धीमी विघटन दर के साथ होता है।

प्रतिक्रिया पूरी होने के बाद, परिणामी उत्पाद को एचपीएमसी पाउडर बनाने के लिए शुद्ध और सुखाया जाता है। शुद्धिकरण प्रक्रिया में एचपीएमसी से किसी भी अप्रयुक्त रसायन, अवशिष्ट सॉल्वैंट्स और अन्य अशुद्धियों को हटाना शामिल है। यह आम तौर पर धुलाई, निस्पंदन और सुखाने के चरणों के संयोजन के माध्यम से किया जाता है।

अंतिम उत्पाद एक सफेद से मटमैला पाउडर है जो गंधहीन और स्वादहीन होता है। एचपीएमसी पानी और कई कार्बनिक सॉल्वैंट्स में घुलनशील है, और यह उपयोग की शर्तों के आधार पर जैल, फिल्म और अन्य संरचनाएं बना सकता है। यह एक गैर-आयनिक बहुलक है, जिसका अर्थ है कि इसमें कोई विद्युत आवेश नहीं होता है, और इसे आमतौर पर अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला में उपयोग के लिए गैर विषैले और सुरक्षित माना जाता है।

एचपीएमसी का उपयोग पेंट, चिपकने वाले, सीलेंट, फार्मास्यूटिकल्स और खाद्य उत्पादों सहित कई प्रकार के फॉर्मूलेशन में किया जाता है। निर्माण अनुप्रयोगों में, एचपीएमसी का उपयोग अक्सर सीमेंटयुक्त और जिप्सम-आधारित उत्पादों, जैसे मोर्टार, ग्राउट और संयुक्त यौगिकों में गाढ़ा करने, बांधने की मशीन और फिल्म-फॉर्मर के रूप में किया जाता है।