ഹൈഡ്രോക്സിപ്രോപൈൽ മീഥൈൽ സെല്ലുലോസിൻ്റെ ഗുണനിലവാര നിയന്ത്രണത്തെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനം

എൻ്റെ രാജ്യത്തെ എച്ച്പിഎംസി ഉൽപാദനത്തിൻ്റെ നിലവിലെ സാഹചര്യം അനുസരിച്ച്, ഹൈഡ്രോക്‌സിപ്രോപൈൽ മെഥൈൽസെല്ലുലോസിൻ്റെ ഗുണനിലവാരത്തെ ബാധിക്കുന്ന ഘടകങ്ങൾ വിശകലനം ചെയ്യുന്നു, ഇതിൻ്റെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ ഹൈഡ്രോക്‌സിപ്രൊപൈൽ മെഥൈൽസെല്ലുലോസിൻ്റെ ഗുണനിലവാരം എങ്ങനെ മെച്ചപ്പെടുത്താം എന്നതിനെക്കുറിച്ച് ചർച്ച ചെയ്യുകയും പഠിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

പ്രധാന വാക്കുകൾ:ഹൈഡ്രോക്സിപ്രോപൈൽ മെഥൈൽസെല്ലുലോസ്; ഗുണനിലവാരം; നിയന്ത്രണം; ഗവേഷണം

ഹൈഡ്രോക്‌സിപ്രൊപൈൽ മെഥൈൽസെല്ലുലോസ് (HPMC) പരുത്തി, മരം എന്നിവയിൽ നിന്ന് നിർമ്മിച്ച അയോണിക് അല്ലാത്ത വെള്ളത്തിൽ ലയിക്കുന്ന സെല്ലുലോസ് കലർന്ന ഈതർ ആണ്, കൂടാതെ ക്ഷാര വീക്കത്തിന് ശേഷം പ്രൊപിലീൻ ഓക്‌സൈഡ്, മീഥൈൽ ക്ലോറൈഡ് എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് ഇഥറൈഫൈഡ് ചെയ്യുന്നു. സെല്ലുലോസ് മിക്സഡ് ഈതർ എന്നത് ഒരൊറ്റ പകരക്കാരനായ ഈതറിൻ്റെ പരിഷ്കരിച്ച ഡെറിവേറ്റീവ് ആണ്, യഥാർത്ഥ മോണോതറിനേക്കാൾ മികച്ച അതുല്യമായ ഗുണങ്ങളുണ്ട്, കൂടാതെ സെല്ലുലോസ് ഈതറിൻ്റെ പ്രകടനം കൂടുതൽ സമഗ്രമായും പൂർണ്ണമായും പ്ലേ ചെയ്യാൻ കഴിയും. അനേകം മിക്സഡ് ഈതറുകളിൽ, ഹൈഡ്രോക്സിപ്രോപൈൽ മെഥൈൽസെല്ലുലോസ് ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ടതാണ്. ആൽക്കലൈൻ സെല്ലുലോസിലേക്ക് പ്രൊപിലീൻ ഓക്സൈഡ് ചേർക്കുന്നതാണ് തയ്യാറെടുപ്പ് രീതി. വ്യാവസായിക എച്ച്പിഎംസിയെ ഒരു സാർവത്രിക ഉൽപ്പന്നം എന്ന് വിശേഷിപ്പിക്കാം. മീഥൈൽ ഗ്രൂപ്പിൻ്റെ (DS മൂല്യം) സബ്സ്റ്റിറ്റ്യൂഷൻ ബിരുദം 1.3 മുതൽ 2.2 വരെയാണ്, ഹൈഡ്രോക്സിപ്രോപ്പൈലിൻ്റെ മോളാർ സബ്സ്റ്റിറ്റ്യൂഷൻ ഡിഗ്രി 0.1 മുതൽ 0.8 വരെയാണ്. എച്ച്പിഎംസിയിലെ മീഥൈൽ, ഹൈഡ്രോക്സിപ്രൊപൈൽ എന്നിവയുടെ ഉള്ളടക്കവും ഗുണങ്ങളും വ്യത്യസ്തമാണെന്ന് മുകളിലുള്ള ഡാറ്റയിൽ നിന്ന് കാണാൻ കഴിയും, ഇത് അന്തിമ ഉൽപ്പന്ന വിസ്കോസിറ്റിക്ക് കാരണമാകുന്നു, കൂടാതെ ഏകീകൃത വ്യത്യാസം വിവിധ ഉൽപ്പാദന സംരംഭങ്ങളുടെ പൂർത്തിയായ ഉൽപ്പന്നങ്ങളുടെ ഗുണനിലവാരത്തിൽ ഏറ്റക്കുറച്ചിലുകൾക്ക് കാരണമാകുന്നു.

രാസപ്രവർത്തനങ്ങളിലൂടെ ഹൈഡ്രോക്സിപ്രോപൈൽ മെഥൈൽസെല്ലുലോസ് ഈതർ ഡെറിവേറ്റീവുകൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു, അതിൻ്റെ ഘടനയിലും ഘടനയിലും ഗുണങ്ങളിലും അഗാധമായ മാറ്റങ്ങളുണ്ട്, പ്രത്യേകിച്ച് സെല്ലുലോസിൻ്റെ ലായകത, അവതരിപ്പിച്ച ആൽക്കൈൽ ഗ്രൂപ്പുകളുടെ തരവും അളവും അനുസരിച്ച് വ്യത്യാസപ്പെടാം. വെള്ളത്തിൽ ലയിക്കുന്ന ഈതർ ഡെറിവേറ്റീവുകൾ, നേർപ്പിച്ച ആൽക്കലി ലായനി, ധ്രുവീയ ലായകങ്ങൾ (എഥനോൾ, പ്രൊപ്പനോൾ പോലുള്ളവ), നോൺ-പോളാർ ഓർഗാനിക് ലായകങ്ങൾ (ബെൻസീൻ, ഈതർ പോലുള്ളവ) എന്നിവ നേടുക, ഇത് സെല്ലുലോസ് ഡെറിവേറ്റീവുകളുടെ ഇനങ്ങളെയും പ്രയോഗ മേഖലകളെയും വളരെയധികം വികസിപ്പിക്കുന്നു.

1. ഗുണമേന്മയിൽ ഹൈഡ്രോക്സിപ്രോപൈൽ മെഥൈൽസെല്ലുലോസ് ആൽക്കലൈസേഷൻ പ്രക്രിയയുടെ പ്രഭാവം

HPMC ഉൽപ്പാദനത്തിൻ്റെ പ്രതിപ്രവർത്തന ഘട്ടത്തിലെ ആദ്യപടിയാണ് ക്ഷാരവൽക്കരണം പ്രക്രിയ, കൂടാതെ ഇത് ഏറ്റവും നിർണായകമായ ഘട്ടങ്ങളിൽ ഒന്നാണ്. HPMC ഉൽപ്പന്നങ്ങളുടെ അന്തർലീനമായ ഗുണമേന്മ പ്രധാനമായും നിർണ്ണയിക്കുന്നത് ആൽക്കലൈസേഷൻ പ്രക്രിയയാണ്, അല്ലാതെ ഈഥറിഫിക്കേഷൻ പ്രക്രിയയല്ല, കാരണം ആൽക്കലൈസേഷൻ പ്രഭാവം ഈതറിഫിക്കേഷൻ്റെ ഫലത്തെ നേരിട്ട് ബാധിക്കുന്നു.

ഹൈഡ്രോക്‌സിപ്രോപൈൽ മെഥൈൽസെല്ലുലോസ് ആൽക്കലൈൻ ലായനിയുമായി ഇടപഴകുകയും ആൽക്കലി സെല്ലുലോസ് രൂപപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു, ഇത് വളരെ റിയാക്ടീവ് ആണ്. ഈഥറിഫിക്കേഷൻ പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിൽ, സെല്ലുലോസിൻ്റെ വീക്കം, തുളച്ചുകയറൽ, എതറിഫിക്കേഷൻ എന്നിവയിലേക്കുള്ള ഈഥറിഫിക്കേഷൻ ഏജൻ്റിൻ്റെ പ്രധാന പ്രതികരണം, പാർശ്വ പ്രതികരണങ്ങളുടെ നിരക്ക്, പ്രതികരണത്തിൻ്റെ ഏകത, അന്തിമ ഉൽപ്പന്നത്തിൻ്റെ ഗുണങ്ങൾ എന്നിവയെല്ലാം രൂപീകരണവും ഘടനയുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. ആൽക്കലി സെല്ലുലോസ്, അതിനാൽ ആൽക്കലി സെല്ലുലോസിൻ്റെ ഘടനയും രാസ ഗുണങ്ങളും സെല്ലുലോസ് ഈതറിൻ്റെ ഉത്പാദനത്തിലെ പ്രധാന ഗവേഷണ വസ്തുക്കളാണ്.

2. ഹൈഡ്രോക്സിപ്രോപൈൽ മെഥൈൽസെല്ലുലോസിൻ്റെ ഗുണനിലവാരത്തിൽ താപനിലയുടെ പ്രഭാവം

KOH ജലീയ ലായനിയുടെ ഒരു നിശ്ചിത സാന്ദ്രതയിൽ, പ്രതിപ്രവർത്തന താപനില കുറയുന്നതിനനുസരിച്ച് ഹൈഡ്രോക്‌സിപ്രൊപൈൽ മെഥൈൽസെല്ലുലോസിൻ്റെ ആൽക്കലിയുടെ അളവും വീക്കത്തിൻ്റെ അളവും വർദ്ധിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, ആൽക്കലി സെല്ലുലോസിൻ്റെ ഔട്ട്പുട്ട് KOH ൻ്റെ സാന്ദ്രതയിൽ വ്യത്യാസപ്പെടുന്നു: 15 %, 8% 10°സി, 5-ൽ 4.2%°C. ആൽക്കലി സെല്ലുലോസിൻ്റെ രൂപീകരണം ഒരു എക്സോതെർമിക് പ്രതികരണ പ്രക്രിയയാണ് എന്നതാണ് ഈ പ്രവണതയുടെ സംവിധാനം. താപനില ഉയരുമ്പോൾ, ആൽക്കലിയിലെ ഹൈഡ്രോക്‌സിപ്രോപ്പൈൽ മെഥൈൽസെല്ലുലോസിൻ്റെ അഡ്‌സോർപ്‌ഷൻ അളവ് കുറയുന്നു, പക്ഷേ ആൽക്കലി സെല്ലുലോസിൻ്റെ ഹൈഡ്രോളിസിസ് പ്രതികരണം വളരെയധികം വർദ്ധിക്കുന്നു, ഇത് ആൽക്കലി സെല്ലുലോസിൻ്റെ രൂപീകരണത്തിന് അനുയോജ്യമല്ല. ക്ഷാരവൽക്കരണ താപനില കുറയ്ക്കുന്നത് ആൽക്കലി സെല്ലുലോസിൻ്റെ ഉൽപാദനത്തിന് സഹായകരമാണെന്നും ജലവിശ്ലേഷണ പ്രതിപ്രവർത്തനത്തെ തടയുന്നുവെന്നും മുകളിൽ പറഞ്ഞതിൽ നിന്ന് കാണാൻ കഴിയും.

3. ഹൈഡ്രോക്സിപ്രോപൈൽ മെഥൈൽസെല്ലുലോസിൻ്റെ ഗുണനിലവാരത്തിൽ അഡിറ്റീവുകളുടെ പ്രഭാവം

സെല്ലുലോസ്-KOH-ജല സംവിധാനത്തിൽ, സങ്കലനം—ആൽക്കലി സെല്ലുലോസിൻ്റെ രൂപീകരണത്തിൽ ഉപ്പ് വലിയ സ്വാധീനം ചെലുത്തുന്നു. KOH ലായനിയുടെ സാന്ദ്രത 13% ൽ താഴെയാണെങ്കിൽ, പൊട്ടാസ്യം ക്ലോറൈഡ് ഉപ്പ് ചേർക്കുന്നത് സെല്ലുലോസിൻ്റെ ആൽക്കലിയെ ബാധിക്കില്ല. ലൈ ലായനിയുടെ സാന്ദ്രത 13% ത്തിൽ കൂടുതലാകുമ്പോൾ, പൊട്ടാസ്യം ക്ലോറൈഡ് ചേർത്തതിനുശേഷം, സെല്ലുലോസിൻ്റെ ആൽക്കലി ആൽക്കലിയുടെ പ്രത്യക്ഷമായ ആഗിരണം പൊട്ടാസ്യം ക്ലോറൈഡിൻ്റെ സാന്ദ്രതയ്‌ക്കൊപ്പം അഡ്‌സോർപ്‌ഷൻ വർദ്ധിക്കുന്നു, പക്ഷേ മൊത്തം ആഗിരണം ചെയ്യാനുള്ള ശേഷി കുറയുകയും ജലത്തിൻ്റെ ആഗിരണം വളരെയധികം വർദ്ധിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു, അതിനാൽ ഉപ്പ് ചേർക്കുന്നത് സെല്ലുലോസിൻ്റെ ക്ഷാരവൽക്കരണത്തിനും വീക്കത്തിനും പൊതുവെ പ്രതികൂലമാണ്, പക്ഷേ ഉപ്പിന് ജലവിശ്ലേഷണത്തെ തടയാനും സിസ്റ്റത്തെ നിയന്ത്രിക്കാനും കഴിയും സ്വതന്ത്ര ജലത്തിൻ്റെ ഉള്ളടക്കം അങ്ങനെ ക്ഷാരവൽക്കരണത്തിൻ്റെയും എതറിഫിക്കേഷൻ്റെയും പ്രഭാവം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു.

4. ഹൈഡ്രോക്സിപ്രോപൈൽ മെഥൈൽസെല്ലുലോസിൻ്റെ ഗുണനിലവാരത്തിൽ ഉൽപാദന പ്രക്രിയയുടെ സ്വാധീനം

നിലവിൽ, എൻ്റെ രാജ്യത്തെ ഹൈഡ്രോക്‌സിപ്രൊപൈൽ മീഥൈൽസെല്ലുലോസ് ഉൽപ്പാദന സംരംഭങ്ങൾ കൂടുതലും സോൾവെൻ്റ് രീതിയുടെ ഉൽപാദന പ്രക്രിയയാണ് സ്വീകരിക്കുന്നത്. ആൽക്കലി സെല്ലുലോസിൻ്റെ തയ്യാറാക്കലും എതറിഫിക്കേഷൻ പ്രക്രിയയും ഒരു നിഷ്ക്രിയ ഓർഗാനിക് ലായകത്തിലാണ് നടക്കുന്നത്, അതിനാൽ പൂർത്തിയായ ഉൽപ്പന്നത്തിൻ്റെ ഗുണനിലവാരം ഉറപ്പാക്കാൻ ഒരു വലിയ ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണവും പ്രതിപ്രവർത്തനവും ലഭിക്കുന്നതിന് അസംസ്കൃത വസ്തുക്കൾ ശുദ്ധീകരിച്ച പരുത്തി പൊടിച്ചെടുക്കേണ്ടതുണ്ട്.

പൊടിച്ച സെല്ലുലോസ്, ഓർഗാനിക് ലായനി, ക്ഷാര ലായനി എന്നിവ റിയാക്ടറിലേക്ക് ചേർക്കുക, ഒരു നിശ്ചിത താപനിലയിലും സമയത്തിലും ശക്തമായ മെക്കാനിക്കൽ ഇളക്കി ഉപയോഗിച്ച് ഏകീകൃത ആൽക്കലൈസേഷനും കുറഞ്ഞ ഡീഗ്രേഡേഷനും ഉള്ള ആൽക്കലി സെല്ലുലോസ് ലഭിക്കും. ഓർഗാനിക് ഡൈല്യൂഷൻ ലായകങ്ങൾക്ക് (ഐസോപ്രോപനോൾ, ടോലുയിൻ മുതലായവ) ഒരു നിശ്ചിത നിഷ്ക്രിയത്വമുണ്ട്, ഇത് ഹൈഡ്രോക്സിപ്രോപൈൽ മെഥൈൽസെല്ലുലോസ് രൂപീകരണ പ്രക്രിയയിൽ ഏകീകൃത താപം പുറപ്പെടുവിക്കുന്നു, ഇത് ഒരു ഘട്ടം ഘട്ടമായുള്ള റിലീസ് പുരോഗതി കാണിക്കുന്നു, അതേസമയം ആൽക്കലി സെല്ലുലോസിൻ്റെ ഹൈഡ്രോളിസിസ് പ്രതികരണം വിപരീത ദിശയിൽ കുറയ്ക്കുന്നു. ഗുണമേന്മയുള്ള ആൽക്കലി സെല്ലുലോസ്, സാധാരണയായി ഈ ലിങ്കിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന ലൈയുടെ സാന്ദ്രത 50% വരെ ഉയർന്നതാണ്.

സെല്ലുലോസ് ലൈയിൽ കുതിർത്തതിനുശേഷം, പൂർണ്ണമായും വീർത്തതും തുല്യമായി ക്ഷാരമുള്ളതുമായ ആൽക്കലി സെല്ലുലോസ് ലഭിക്കും. ലെയ് സെല്ലുലോസിനെ ഓസ്മോട്ടിക് ആയി വീർക്കുന്നു, തുടർന്നുള്ള ഈഥറിഫിക്കേഷൻ പ്രതികരണത്തിന് നല്ല അടിത്തറയിടുന്നു. ഐസോപ്രോപനോൾ, അസെറ്റോൺ, ടോലുയിൻ തുടങ്ങിയവയാണ് സാധാരണ ഡൈല്യൂവൻ്റുകളിൽ പ്രധാനമായും ഉൾപ്പെടുന്നത്. ലൈയുടെ ലയിക്കുന്നത, നേർപ്പിക്കുന്ന തരം, ഇളക്കിവിടുന്ന അവസ്ഥകൾ എന്നിവയാണ് ആൽക്കലി സെല്ലുലോസിൻ്റെ ഘടനയെ ബാധിക്കുന്ന പ്രധാന ഘടകങ്ങൾ. മിശ്രണം ചെയ്യുമ്പോൾ മുകളിലും താഴെയുമുള്ള പാളികൾ രൂപം കൊള്ളുന്നു. മുകളിലെ പാളി ഐസോപ്രോപനോളും വെള്ളവും ചേർന്നതാണ്, താഴത്തെ പാളി ആൽക്കലിയും ചെറിയ അളവിൽ ഐസോപ്രൊപനോളും ചേർന്നതാണ്. സിസ്റ്റത്തിൽ ചിതറിക്കിടക്കുന്ന സെല്ലുലോസ് മെക്കാനിക്കൽ ഇളക്കലിനു കീഴിൽ മുകളിലും താഴെയുമുള്ള ദ്രാവക പാളികളുമായി പൂർണ്ണമായും സമ്പർക്കം പുലർത്തുന്നു. സിസ്റ്റത്തിലെ ക്ഷാരം സെല്ലുലോസ് രൂപപ്പെടുന്നതുവരെ ജല സന്തുലിതാവസ്ഥ മാറുന്നു.

ഒരു സാധാരണ സെല്ലുലോസ് നോൺ-അയോണിക് മിക്സഡ് ഈതർ എന്ന നിലയിൽ, ഹൈഡ്രോക്സിപ്രൊപൈൽ മെഥൈൽസെല്ലുലോസ് ഗ്രൂപ്പുകളുടെ ഉള്ളടക്കം വ്യത്യസ്ത മാക്രോമോളികുലാർ ശൃംഖലകളിലാണ്, അതായത്, ഓരോ ഗ്ലൂക്കോസ് റിംഗ് സ്ഥാനത്തിൻ്റെയും സിയിൽ മീഥൈൽ, ഹൈഡ്രോക്സിപ്രോപൈൽ ഗ്രൂപ്പുകളുടെ വിതരണ അനുപാതം വ്യത്യസ്തമാണ്. ഇതിന് കൂടുതൽ വിഭജനവും ക്രമരഹിതതയും ഉണ്ട്, ഇത് ഉൽപ്പന്നത്തിൻ്റെ ഗുണനിലവാര സ്ഥിരത ഉറപ്പ് നൽകുന്നത് ബുദ്ധിമുട്ടാണ്.