എങ്ങനെയാണ് ഹൈഡ്രോക്സിതൈൽ സെല്ലുലോസ് നിർമ്മിക്കുന്നത്?

ദൈനംദിന രാസവസ്തുക്കൾ, നിർമ്മാണം, കോട്ടിംഗുകൾ, മരുന്ന്, ഭക്ഷണം, മറ്റ് വ്യവസായങ്ങൾ എന്നിവയിൽ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു സാധാരണ വെള്ളത്തിൽ ലയിക്കുന്ന പോളിമറാണ് ഹൈഡ്രോക്സിതൈൽ സെല്ലുലോസ് (എച്ച്ഇസി). പ്രകൃതിദത്ത സെല്ലുലോസിനെ രാസപരമായി പരിഷ്കരിച്ച് നിർമ്മിച്ച ഒരു അയോണിക് അല്ലാത്ത സെല്ലുലോസ് ഈതർ ആണ് ഇത്. ഹൈഡ്രോക്സിതൈൽ സെല്ലുലോസിൻ്റെ നിർമ്മാണ പ്രക്രിയയിൽ സെല്ലുലോസ് എക്സ്ട്രാക്ഷൻ, ആൽക്കലൈസേഷൻ ട്രീറ്റ്മെൻ്റ്, എതറിഫിക്കേഷൻ റിയാക്ഷൻ മുതലായവ ഉൾപ്പെടെയുള്ള സങ്കീർണ്ണമായ രാസപ്രവർത്തനങ്ങൾ ഉൾപ്പെടുന്നു.

1. അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ തിരഞ്ഞെടുപ്പും സെല്ലുലോസ് വേർതിരിച്ചെടുക്കലും
ഹൈഡ്രോക്സിതൈൽ സെല്ലുലോസിൻ്റെ അടിസ്ഥാന അസംസ്കൃത വസ്തു സ്വാഭാവിക സെല്ലുലോസ് ആണ്, ഇത് പ്രധാനമായും മരം, പരുത്തി അല്ലെങ്കിൽ മറ്റ് സസ്യ നാരുകൾ എന്നിവയിൽ നിന്നാണ്. ചെടിയുടെ കോശഭിത്തികളിൽ സെല്ലുലോസിൻ്റെ അളവ് കൂടുതലാണ്, കൂടാതെ ഈ പ്രകൃതിദത്ത വസ്തുക്കളിൽ നിന്ന് മെക്കാനിക്കൽ അല്ലെങ്കിൽ കെമിക്കൽ മാർഗങ്ങളിലൂടെ ശുദ്ധമായ സെല്ലുലോസ് വേർതിരിച്ചെടുക്കാൻ കഴിയും. വേർതിരിച്ചെടുക്കൽ പ്രക്രിയയിൽ ക്രഷ് ചെയ്യൽ, മാലിന്യങ്ങൾ നീക്കം ചെയ്യൽ (ലിഗ്നിൻ, ഹെമിസെല്ലുലോസ് പോലുള്ളവ), ബ്ലീച്ചിംഗ്, മറ്റ് ഘട്ടങ്ങൾ എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു.

സെല്ലുലോസ് വേർതിരിച്ചെടുക്കൽ: ഉയർന്ന ശുദ്ധമായ സെല്ലുലോസ് ലഭിക്കുന്നതിന് സെല്ലുലോസ് ഇതര പദാർത്ഥങ്ങളെ നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനായി സ്വാഭാവിക സെല്ലുലോസ് സാധാരണയായി മെക്കാനിക്കലായോ രാസപരമായോ ചികിത്സിക്കുന്നു. പരുത്തി നാരുകൾ, മരം പൾപ്പ് മുതലായവ അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ പൊതുവായ ഉറവിടങ്ങളാകാം. ചികിത്സാ പ്രക്രിയയിൽ, സെല്ലുലോസ് ഇതര ഘടകങ്ങളെ അലിയിക്കാൻ സഹായിക്കുന്നതിന് ക്ഷാരം (സോഡിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡ് പോലുള്ളവ) ഉപയോഗിക്കുന്നു, ബാക്കിയുള്ളത് പ്രധാനമായും സെല്ലുലോസ് ആണ്.
2. ആൽക്കലൈസേഷൻ ചികിത്സ
ശുദ്ധീകരിച്ച സെല്ലുലോസ് ആദ്യം ക്ഷാരമാക്കണം. സെല്ലുലോസ് തന്മാത്രാ ശൃംഖലയിലെ ഹൈഡ്രോക്‌സിൽ ഗ്രൂപ്പുകളെ കൂടുതൽ സജീവമാക്കുക എന്നതാണ് ഈ ഘട്ടം, അതുവഴി അവയ്ക്ക് എതറിഫൈയിംഗ് ഏജൻ്റുമായി കൂടുതൽ എളുപ്പത്തിൽ പ്രതികരിക്കാനാകും. ക്ഷാര ചികിത്സയുടെ പ്രധാന ഘട്ടങ്ങൾ ഇപ്രകാരമാണ്:

ക്ഷാരവുമായുള്ള സെല്ലുലോസിൻ്റെ പ്രതിപ്രവർത്തനം: സെല്ലുലോസ് ഒരു ശക്തമായ ആൽക്കലിയുമായി (സാധാരണയായി സോഡിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡ്) കലർത്തി ആൽക്കലി സെല്ലുലോസ് (ആൽക്കലി സെല്ലുലോസ്) ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു. ഈ പ്രക്രിയ സാധാരണയായി ഒരു ജലീയ മാധ്യമത്തിലാണ് നടത്തുന്നത്. സെല്ലുലോസ്, സോഡിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡ് എന്നിവയുടെ പ്രതികരണ ഉൽപ്പന്നമാണ് ആൽക്കലി സെല്ലുലോസ്. ഈ പദാർത്ഥത്തിന് അയഞ്ഞ ഘടനയും ഉയർന്ന പ്രതിപ്രവർത്തനവുമുണ്ട്, ഇത് തുടർന്നുള്ള എഥെറിഫിക്കേഷൻ പ്രതികരണത്തിന് അനുകൂലമാണ്.
സെല്ലുലോസ് തന്മാത്രകളിലെ ഹൈഡ്രോക്‌സൈൽ ഗ്രൂപ്പുകൾ പൂർണ്ണമായി പ്രവർത്തനക്ഷമമാണെന്ന് ഉറപ്പാക്കാൻ, സാധാരണയായി 20℃~30℃ പരിധിയിൽ മണിക്കൂറുകളോളം ഉചിതമായ താപനിലയിലും ഈർപ്പത്തിലും ക്ഷാരവൽക്കരണ പ്രക്രിയ സംഭവിക്കുന്നു.

3. Etherification പ്രതികരണം
ഹൈഡ്രോക്‌സിതൈൽ സെല്ലുലോസിൻ്റെ ഉൽപാദനത്തിലെ ഒരു പ്രധാന ഘട്ടമാണ് എതറിഫിക്കേഷൻ. ഹൈഡ്രോക്സിതൈൽ ഗ്രൂപ്പുകളെ പരിചയപ്പെടുത്തുന്നതിനായി എഥിലീൻ ഓക്സൈഡുമായി ആൽക്കലി സെല്ലുലോസ് പ്രതിപ്രവർത്തിച്ചാണ് ഹൈഡ്രോക്സിതൈൽ സെല്ലുലോസ് നിർമ്മിക്കുന്നത്. നിർദ്ദിഷ്ട ഘട്ടങ്ങൾ ഇപ്രകാരമാണ്:

എഥിലീൻ ഓക്സൈഡുമായുള്ള പ്രതിപ്രവർത്തനം: ആൽക്കലി സെല്ലുലോസ് നിശ്ചിത താപനിലയിലും മർദ്ദത്തിലും ഒരു നിശ്ചിത അളവിൽ എഥിലീൻ ഓക്സൈഡുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുന്നു. എഥിലീൻ ഓക്സൈഡിലെ റിംഗ് ഘടന ഒരു ഈതർ ബോണ്ട് രൂപീകരിക്കാൻ തുറക്കുന്നു, സെല്ലുലോസ് തന്മാത്രകളിലെ ഹൈഡ്രോക്സൈൽ ഗ്രൂപ്പുകളുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുകയും ഹൈഡ്രോക്സിതൈൽ ഗ്രൂപ്പുകൾ (–CH2CH2OH) അവതരിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഈ പ്രക്രിയയ്ക്ക് പ്രതികരണ സാഹചര്യങ്ങൾ (താപനില, മർദ്ദം, സമയം എന്നിവ പോലുള്ളവ) നിയന്ത്രിച്ചുകൊണ്ട് ഈതറിഫിക്കേഷൻ്റെ അളവ് ക്രമീകരിക്കാൻ കഴിയും.
ഈതറിഫിക്കേഷൻ്റെ കാര്യക്ഷമത ഉറപ്പാക്കാൻ സാധാരണയായി ആൽക്കലൈൻ അന്തരീക്ഷത്തിലാണ് പ്രതികരണം നടത്തുന്നത്. പ്രതികരണ താപനില സാധാരണയായി 50℃~100℃ ആണ്, പ്രതികരണ സമയം നിരവധി മണിക്കൂറുകളാണ്. എഥിലീൻ ഓക്സൈഡിൻ്റെ അളവ് ക്രമീകരിക്കുന്നതിലൂടെ, അന്തിമ ഉൽപ്പന്നത്തിൻ്റെ പകരത്തിൻ്റെ അളവ് നിയന്ത്രിക്കാൻ കഴിയും, അതായത്, സെല്ലുലോസ് തന്മാത്രകളിലെ എത്ര ഹൈഡ്രോക്സൈൽ ഗ്രൂപ്പുകൾ ഹൈഡ്രോക്സൈഥൈൽ ഗ്രൂപ്പുകളാൽ മാറ്റിസ്ഥാപിക്കപ്പെടുന്നു.

4. ന്യൂട്രലൈസേഷനും കഴുകലും
ഈതറിഫിക്കേഷൻ പ്രതികരണം പൂർത്തിയായ ശേഷം, പ്രതികരണ സംവിധാനത്തിലെ ആൽക്കലൈൻ പദാർത്ഥങ്ങളെ നിർവീര്യമാക്കേണ്ടതുണ്ട്. സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ന്യൂട്രലൈസറുകൾ അസറ്റിക് ആസിഡ് അല്ലെങ്കിൽ ഹൈഡ്രോക്ലോറിക് ആസിഡ് പോലെയുള്ള അമ്ല പദാർത്ഥങ്ങളാണ്. ന്യൂട്രലൈസേഷൻ പ്രക്രിയ അധിക ക്ഷാരത്തെ ലവണങ്ങളാക്കി നിർവീര്യമാക്കും, ഇത് ഉൽപ്പന്നത്തിൻ്റെ പ്രകടനത്തെ ബാധിക്കില്ല.

ന്യൂട്രലൈസേഷൻ പ്രതികരണം: റിയാക്ടറിൽ നിന്ന് ഉൽപ്പന്നം പുറത്തെടുത്ത് സിസ്റ്റത്തിലെ പിഎച്ച് മൂല്യം ന്യൂട്രൽ ആകുന്നത് വരെ ന്യൂട്രലൈസേഷനായി ഉചിതമായ അളവിൽ ആസിഡ് ചേർക്കുക. ഈ പ്രക്രിയ ശേഷിക്കുന്ന ക്ഷാരം നീക്കം ചെയ്യുക മാത്രമല്ല, ഹൈഡ്രോക്‌സിതൈൽ സെല്ലുലോസിൻ്റെ പ്രവർത്തനത്തിൽ പ്രതിപ്രവർത്തന ഉപോൽപ്പന്നങ്ങളുടെ സ്വാധീനം കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

കഴുകലും നിർജ്ജലീകരണവും: നിർവീര്യമാക്കിയ ഉൽപ്പന്നം പലതവണ കഴുകേണ്ടതുണ്ട്, സാധാരണയായി വെള്ളം അല്ലെങ്കിൽ എത്തനോൾ മറ്റ് ലായകങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് അവശിഷ്ടമായ മാലിന്യങ്ങളും ഉപോൽപ്പന്നങ്ങളും കഴുകുക. കഴുകിയ ഉൽപ്പന്നം സെൻട്രിഫ്യൂഗേഷൻ, ഫിൽട്ടർ അമർത്തൽ, ഈർപ്പം കുറയ്ക്കുന്നതിനുള്ള മറ്റ് രീതികൾ എന്നിവയിലൂടെ നിർജ്ജലീകരണം ചെയ്യുന്നു.

5. ഉണക്കി പൊടിക്കുക
കഴുകി നിർജ്ജലീകരണം ചെയ്ത ശേഷം, ഹൈഡ്രോക്സിതൈൽ സെല്ലുലോസിൽ ഇപ്പോഴും ഒരു നിശ്ചിത അളവിൽ ഈർപ്പം അടങ്ങിയിട്ടുണ്ട്, അത് കൂടുതൽ ഉണക്കേണ്ടതുണ്ട്. സംഭരണത്തിലും ഉപയോഗത്തിലും ഉൽപ്പന്നത്തിന് നല്ല സ്ഥിരതയുണ്ടെന്ന് ഉറപ്പാക്കാൻ എയർ ഡ്രൈയിംഗ് അല്ലെങ്കിൽ വാക്വം ഡ്രൈയിംഗ് വഴി ഉണക്കൽ പ്രക്രിയ നടത്താം.

ഉണക്കൽ: ശേഷിക്കുന്ന ഈർപ്പം നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനായി ഒരു നിശ്ചിത താപനിലയിൽ (സാധാരണയായി 60 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ താഴെ) ഉൽപ്പന്നം ഉണക്കുക. ഉണക്കൽ താപനില വളരെ ഉയർന്നതായിരിക്കരുത്, അല്ലാത്തപക്ഷം അത് ഉൽപ്പന്നത്തിൻ്റെ ശോഷണത്തിന് കാരണമാവുകയും അതിൻ്റെ പ്രകടനത്തെ ബാധിക്കുകയും ചെയ്യും.

ക്രഷിംഗും സ്ക്രീനിംഗും: ഉണക്കിയ ഹൈഡ്രോക്സിതൈൽ സെല്ലുലോസ് സാധാരണയായി ബ്ലോക്കുകളിലോ കട്ടകളിലോ നിലവിലുണ്ട്, നല്ല പൊടി ലഭിക്കാൻ ചതച്ചിരിക്കണം. പ്രായോഗിക പ്രയോഗങ്ങളിൽ അതിൻ്റെ ലയിക്കുന്നതും ചിതറിക്കിടക്കുന്നതും ഉറപ്പാക്കുന്നതിനുള്ള ആവശ്യകതകൾ നിറവേറ്റുന്ന ഒരു കണികാ വലിപ്പം വിതരണം ചെയ്യുന്നതിനായി ചതച്ച ഉൽപ്പന്നം പരിശോധിക്കേണ്ടതുണ്ട്.

6. അന്തിമ ഉൽപ്പന്നങ്ങളുടെ പരിശോധനയും പാക്കേജിംഗും
ഉൽപ്പാദനത്തിനു ശേഷം, ഹൈഡ്രോക്സൈഥൈൽ സെല്ലുലോസ് അതിൻ്റെ പ്രകടന സൂചകങ്ങൾ സ്റ്റാൻഡേർഡ് ആവശ്യകതകൾ നിറവേറ്റുന്നുവെന്ന് ഉറപ്പാക്കാൻ ഗുണനിലവാരത്തിനായി പരിശോധിക്കേണ്ടതുണ്ട്. ടെസ്റ്റിംഗ് ഇനങ്ങൾ സാധാരണയായി ഉൾപ്പെടുന്നു:

വിസ്കോസിറ്റി അളക്കൽ: വെള്ളത്തിൽ ലയിച്ചതിനുശേഷം ഹൈഡ്രോക്സിതൈൽ സെല്ലുലോസിൻ്റെ വിസ്കോസിറ്റി ഒരു പ്രധാന ഗുണനിലവാര സൂചകമാണ്, ഇത് കോട്ടിംഗുകൾ, നിർമ്മാണം, ദൈനംദിന രാസവസ്തുക്കൾ, മറ്റ് മേഖലകൾ എന്നിവയിലെ ഉപയോഗത്തെ ബാധിക്കുന്നു.
ഈർപ്പം: ഉൽപ്പന്നത്തിൻ്റെ സംഭരണ ​​സ്ഥിരത ഉറപ്പാക്കാൻ അതിൻ്റെ ഈർപ്പം പരിശോധിക്കുക.
ഡിഗ്രീ ഓഫ് സബ്സ്റ്റിറ്റ്യൂഷൻ (ഡിഎസ്), മോളാർ സബ്സ്റ്റിറ്റ്യൂഷൻ (എംഎസ്): എതറിഫിക്കേഷൻ റിയാക്ഷൻ്റെ പ്രഭാവം ഉറപ്പാക്കാൻ കെമിക്കൽ അനാലിസിസ് വഴി ഉൽപ്പന്നത്തിലെ സബ്സ്റ്റിറ്റ്യൂഷൻ, മോളാർ സബ്സ്റ്റിറ്റ്യൂഷൻ എന്നിവയുടെ അളവ് നിർണ്ണയിക്കുക.
ടെസ്റ്റ് പാസായ ശേഷം, ഹൈഡ്രോക്‌സൈഥൈൽ സെല്ലുലോസ് പൊടിയിലോ ഗ്രാനുലാർ ഉൽപ്പന്നങ്ങളിലോ പാക്കേജുചെയ്യും, സാധാരണയായി ഈർപ്പം-പ്രൂഫ് പ്ലാസ്റ്റിക് ബാഗുകളിലോ പേപ്പർ ബാഗുകളിലോ നനഞ്ഞതോ മലിനമാകാത്തതോ തടയാൻ.

ഹൈഡ്രോക്സിതൈൽ സെല്ലുലോസിൻ്റെ നിർമ്മാണ പ്രക്രിയയിൽ പ്രധാനമായും സെല്ലുലോസ് വേർതിരിച്ചെടുക്കൽ, ആൽക്കലൈസേഷൻ ട്രീറ്റ്മെൻ്റ്, ഈതറിഫിക്കേഷൻ റിയാക്ഷൻ, ന്യൂട്രലൈസേഷൻ, വാഷിംഗ്, ഡ്രൈയിംഗ്, ക്രഷിംഗ് തുടങ്ങിയ ഘട്ടങ്ങൾ ഉൾപ്പെടുന്നു. മുഴുവൻ പ്രക്രിയയും കെമിക്കൽ പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിലെ ആൽക്കലൈസേഷനും ഇഥെറിഫിക്കേഷനും ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു, കൂടാതെ ഹൈഡ്രോക്സിതൈൽ ഗ്രൂപ്പുകൾ അവതരിപ്പിക്കുന്നതിലൂടെ സെല്ലുലോസിന് നല്ല ജലലയവും കട്ടിയുള്ള ഗുണങ്ങളും നൽകുന്നു. ഹൈഡ്രോക്സിതൈൽ സെല്ലുലോസ് പല വ്യവസായങ്ങളിലും വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു, കോട്ടിങ്ങുകൾക്കുള്ള കട്ടിയാക്കൽ, നിർമ്മാണ സാമഗ്രികൾക്കുള്ള വെള്ളം നിലനിർത്തുന്ന ഏജൻ്റ്, ദൈനംദിന രാസ ഉൽപന്നങ്ങളിലെ സ്റ്റെബിലൈസർ മുതലായവ. ഉയർന്ന നിലവാരവും സുസ്ഥിരവുമായ പ്രകടനം ഉറപ്പാക്കാൻ ഉൽപ്പാദന പ്രക്രിയയിലെ ഓരോ കണ്ണിയും കർശനമായി നിയന്ത്രിക്കേണ്ടതുണ്ട്. ഉൽപ്പന്നത്തിൻ്റെ.