हायड्रोक्सीप्रोपील मिथाइल सेल्युलोजच्या गुणवत्ता नियंत्रणावर अभ्यास

माझ्या देशातील एचपीएमसी उत्पादनाच्या सध्याच्या परिस्थितीनुसार, हायड्रॉक्सीप्रोपील मिथाइलसेल्युलोजच्या गुणवत्तेवर परिणाम करणाऱ्या घटकांचे विश्लेषण केले जाते आणि या आधारावर, हायड्रॉक्सीप्रोपील मेथिलसेल्युलोजच्या गुणवत्तेची पातळी कशी सुधारता येईल यावर चर्चा आणि अभ्यास केला जातो.

मुख्य शब्द:hydroxypropyl methylcellulose; गुणवत्ता; नियंत्रण संशोधन

हायड्रॉक्सीप्रोपील मेथिलसेल्युलोज (HPMC) हे कापूस, लाकडापासून बनवलेले नॉन-आयोनिक पाण्यात विरघळणारे सेल्युलोज मिश्रित इथर आहे आणि अल्कली सूज झाल्यानंतर प्रोपीलीन ऑक्साईड आणि मिथाइल क्लोराईडसह इथरिफाइड केले जाते. सेल्युलोज मिश्रित ईथर हे एकल प्रतिस्थापक ईथरचे सुधारित व्युत्पन्न मूळ मोनोथेरपेक्षा चांगले अद्वितीय गुणधर्म आहेत आणि ते सेल्युलोज इथरचे कार्यप्रदर्शन अधिक व्यापक आणि उत्तम प्रकारे बजावू शकतात. अनेक मिश्रित इथरमध्ये हायड्रॉक्सीप्रोपील मिथाइलसेल्युलोज हे सर्वात महत्त्वाचे आहे. क्षारीय सेल्युलोजमध्ये प्रोपीलीन ऑक्साईड जोडणे ही तयारी पद्धत आहे. औद्योगिक HPMC चे सार्वत्रिक उत्पादन म्हणून वर्णन केले जाऊ शकते. मिथाइल ग्रुप (DS मूल्य) च्या प्रतिस्थापनाची डिग्री 1.3 ते 2.2 आहे आणि हायड्रॉक्सीप्रोपीलची मोलर प्रतिस्थापन डिग्री 0.1 ते 0.8 आहे. वरील डेटावरून हे लक्षात येते की HPMC मधील मिथाइल आणि हायड्रॉक्सीप्रोपाइलची सामग्री आणि गुणधर्म भिन्न आहेत, परिणामी उत्पादनाची अंतिम चिकटपणा आणि एकसमानतेतील फरकामुळे विविध उत्पादन उपक्रमांच्या तयार उत्पादनांच्या गुणवत्तेत चढ-उतार होतात.

हायड्रॉक्सीप्रोपील मिथाइलसेल्युलोज हे रासायनिक अभिक्रियांद्वारे इथर डेरिव्हेटिव्ह्ज तयार करते, ज्यात त्याच्या रचना, रचना आणि गुणधर्मांमध्ये गंभीर बदल होतात, विशेषत: सेल्युलोजची विद्राव्यता, जी अल्काइल गटांच्या प्रकार आणि प्रमाणानुसार बदलू शकते. पाण्यात विरघळणारे इथर डेरिव्हेटिव्ह मिळवा, अल्कली द्रावण पातळ करा, ध्रुवीय सॉल्व्हेंट्स (जसे की इथेनॉल, प्रोपेनॉल) आणि नॉन-ध्रुवीय सेंद्रिय सॉल्व्हेंट्स (जसे की बेंझिन, इथर), जे सेल्युलोज डेरिव्हेटिव्ह्जच्या जाती आणि अनुप्रयोग क्षेत्राचा मोठ्या प्रमाणावर विस्तार करतात.

1. गुणवत्तेवर हायड्रॉक्सीप्रोपील मिथाइलसेल्युलोज अल्कलायझेशन प्रक्रियेचा प्रभाव

क्षारीकरण प्रक्रिया ही एचपीएमसी उत्पादनाच्या प्रतिक्रियेच्या टप्प्यातील पहिली पायरी आहे आणि ती सर्वात गंभीर टप्प्यांपैकी एक आहे. एचपीएमसी उत्पादनांची अंतर्निहित गुणवत्ता मुख्यत्वे क्षारीकरण प्रक्रियेद्वारे निर्धारित केली जाते, इथरिफिकेशन प्रक्रियेद्वारे नाही, कारण क्षारीकरण प्रभाव थेट इथरिफिकेशनच्या प्रभावावर परिणाम करतो.

हायड्रॉक्सीप्रोपील मेथिलसेल्युलोज अल्कधर्मी द्रावणाशी संवाद साधून अल्कली सेल्युलोज तयार करतो, जो अत्यंत प्रतिक्रियाशील असतो. इथरिफिकेशन रिएक्शनमध्ये, सेल्युलोजच्या सूज, आत प्रवेश आणि इथरिफिकेशनसाठी इथरिफिकेशन एजंटची मुख्य प्रतिक्रिया आणि साइड रिॲक्शनचा दर, प्रतिक्रियेची एकसमानता आणि अंतिम उत्पादनाचे गुणधर्म हे सर्व घटकांच्या निर्मिती आणि रचनेशी संबंधित आहेत. अल्कली सेल्युलोज, त्यामुळे अल्कली सेल्युलोजची रचना आणि रासायनिक गुणधर्म हे सेल्युलोज इथरच्या निर्मितीमध्ये महत्त्वपूर्ण संशोधन वस्तू आहेत.

2. हायड्रॉक्सीप्रोपील मेथिलसेल्युलोजच्या गुणवत्तेवर तापमानाचा प्रभाव

KOH जलीय द्रावणाच्या विशिष्ट एकाग्रतेमध्ये, हायड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेल्युलोज ते अल्कलीचे शोषण प्रमाण आणि सूजचे प्रमाण प्रतिक्रियेचे तापमान कमी झाल्यामुळे वाढते. उदाहरणार्थ, अल्कली सेल्युलोजचे उत्पादन KOH च्या एकाग्रतेनुसार बदलते: 15%, 8% 10 वर°C, आणि 5 वाजता 4.2%°C. या प्रवृत्तीची यंत्रणा अशी आहे की अल्कली सेल्युलोजची निर्मिती ही एक्झोथर्मिक प्रतिक्रिया प्रक्रिया आहे. जसजसे तापमान वाढते तसतसे अल्कलीवरील हायड्रॉक्सीप्रोपील मिथाइलसेल्युलोजचे शोषण प्रमाण कमी होते, परंतु अल्कली सेल्युलोजची हायड्रोलिसिस प्रतिक्रिया मोठ्या प्रमाणात वाढते, जी अल्कली सेल्युलोजच्या निर्मितीसाठी अनुकूल नसते. वरीलवरून असे दिसून येते की अल्कलायझेशन तापमान कमी करणे अल्कली सेल्युलोजच्या निर्मितीसाठी अनुकूल आहे आणि हायड्रोलिसिस प्रतिक्रिया प्रतिबंधित करते.

3. हायड्रॉक्सीप्रोपिल मेथिलसेल्युलोजच्या गुणवत्तेवर ऍडिटीव्हचा प्रभाव

सेल्युलोज-KOH-वॉटर सिस्टममध्ये, ऍडिटीव्ह-अल्कली सेल्युलोजच्या निर्मितीवर मीठाचा मोठा प्रभाव असतो. जेव्हा KOH द्रावणाची एकाग्रता 13% पेक्षा कमी असते, तेव्हा पोटॅशियम क्लोराईड मिठाच्या जोडणीमुळे सेल्युलोजचे अल्कली ते शोषण प्रभावित होत नाही. जेव्हा लाइ सोल्युशनची एकाग्रता 13% पेक्षा जास्त असते, तेव्हा पोटॅशियम क्लोराईड जोडल्यानंतर, अल्कलीमध्ये सेल्युलोजचे स्पष्ट शोषण पोटॅशियम क्लोराईडच्या एकाग्रतेसह शोषण वाढते, परंतु एकूण शोषण क्षमता कमी होते आणि पाण्याचे शोषण मोठ्या प्रमाणात वाढते, त्यामुळे मीठ जोडणे सामान्यत: सेल्युलोजचे क्षारीकरण आणि सूज यासाठी प्रतिकूल असते, परंतु मीठ हायड्रोलिसिस रोखू शकते आणि प्रणालीचे नियमन करू शकते. मुक्त पाण्याचे प्रमाण अशा प्रकारे क्षारीकरण आणि इथरिफिकेशनचा प्रभाव सुधारते.

4. हायड्रॉक्सीप्रोपिल मेथिलसेल्युलोजच्या गुणवत्तेवर उत्पादन प्रक्रियेचा प्रभाव

सध्या, माझ्या देशातील हायड्रॉक्सीप्रोपील मिथाइलसेल्युलोज उत्पादन उपक्रम बहुतेक सॉल्व्हेंट पद्धतीच्या उत्पादन प्रक्रियेचा अवलंब करतात. अल्कली सेल्युलोजची तयारी आणि इथरिफिकेशन प्रक्रिया सर्व निष्क्रिय सेंद्रिय सॉल्व्हेंटमध्ये चालते, त्यामुळे तयार उत्पादनाची गुणवत्ता सुनिश्चित करण्यासाठी कच्च्या मालाचे परिष्कृत कापसाचे मोठे पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ आणि रिऍक्टिव्हिटी मिळविण्यासाठी ते पल्व्हराइज करणे आवश्यक आहे.

रिॲक्टरमध्ये पल्व्हराइज्ड सेल्युलोज, सेंद्रिय सॉल्व्हेंट आणि अल्कली द्रावण जोडा आणि एकसमान अल्कलायझेशन आणि कमी ऱ्हासासह अल्कली सेल्युलोज मिळविण्यासाठी विशिष्ट तापमान आणि वेळेवर शक्तिशाली यांत्रिक ढवळणे वापरा. ऑरगॅनिक डायल्युशन सॉल्व्हेंट्स (आयसोप्रोपॅनॉल, टोल्यूइन इ.) मध्ये एक विशिष्ट जडत्व असते, ज्यामुळे हायड्रॉक्सीप्रोपाइल मेथिलसेल्युलोज निर्मिती प्रक्रियेदरम्यान एकसमान उष्णता उत्सर्जित करते, एक पायरीवर सोडण्याची प्रगती दर्शवते, उलट दिशेने अल्कली सेल्युलोजची हायड्रोलिसिस प्रतिक्रिया कमी करून उच्च-प्राप्त करण्यासाठी. दर्जेदार अल्कली सेल्युलोज, सामान्यतः या लिंकमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या लाइचे प्रमाण ५०% इतके जास्त असते.

सेल्युलोज लायमध्ये भिजवल्यानंतर, पूर्णपणे सुजलेले आणि समान रीतीने अल्कली सेल्युलोज प्राप्त होते. लाय ऑस्मोटिकली सेल्युलोजला अधिक चांगल्या प्रकारे फुगते, त्यानंतरच्या इथरिफिकेशन प्रतिक्रियेसाठी चांगला पाया घालते. ठराविक diluents मध्ये प्रामुख्याने isopropanol, acetone, toluene, इत्यादींचा समावेश होतो. lye ची विद्राव्यता, diluent चा प्रकार आणि ढवळणारी परिस्थिती हे अल्कली सेल्युलोजच्या रचनेवर परिणाम करणारे मुख्य घटक आहेत. मिसळताना वरचे आणि खालचे थर तयार होतात. वरचा थर isopropanol आणि पाण्याने बनलेला असतो आणि खालचा थर अल्कली आणि थोड्या प्रमाणात isopropanol ने बनलेला असतो. प्रणालीमध्ये विखुरलेले सेल्युलोज यांत्रिक ढवळत असलेल्या वरच्या आणि खालच्या द्रव थरांच्या संपर्कात आहे. प्रणालीतील अल्कली सेल्युलोज तयार होईपर्यंत पाण्याचे संतुलन बदलते.

ठराविक सेल्युलोज नॉन-आयोनिक मिश्रित इथर म्हणून, हायड्रॉक्सीप्रोपिल मिथाइलसेल्युलोज गटांची सामग्री वेगवेगळ्या मॅक्रोमोलेक्युलर साखळींवर असते, म्हणजेच, प्रत्येक ग्लुकोज रिंग स्थितीच्या C वर मिथाइल आणि हायड्रॉक्सीप्रोपाइल गटांचे वितरण गुणोत्तर वेगळे असते. यात जास्त फैलाव आणि यादृच्छिकता आहे, ज्यामुळे उत्पादनाच्या दर्जाच्या स्थिरतेची हमी देणे कठीण होते.