Hydroxypropyl Methylcellulose कशापासून बनवले जाते?

Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) एक अर्ध-सिंथेटिक पॉलिमर आहे जो बांधकाम, अन्न, औषधी आणि वैयक्तिक काळजी उत्पादनांसह विविध उद्योगांमध्ये वापरला जातो. फॉर्म्युलेशनच्या rheological गुणधर्म सुधारण्याच्या क्षमतेसाठी, तसेच इतर घटकांसह त्याची सुसंगतता आणि कमी विषारीपणासाठी त्याचे मूल्य आहे. HPMC कसे बनवले जाते हे समजून घेण्यासाठी, प्रथम सेल्युलोजची रचना आणि गुणधर्म समजून घेणे आवश्यक आहे.

सेल्युलोज ही ग्लुकोजच्या रेणूंची एक लांब साखळी आहे जी वनस्पतींच्या सेल भिंतींमध्ये आढळते. ग्लुकोजचे रेणू बीटा-1,4-ग्लायकोसिडिक बंधांनी एकत्र जोडलेले असतात, एक रेखीय साखळी तयार करतात. या साखळ्या नंतर हायड्रोजन बंध आणि व्हॅन डेर वाल्स फोर्सने एकत्र धरून मजबूत, तंतुमय संरचना तयार करतात. सेल्युलोज हे पृथ्वीवरील सर्वात मुबलक सेंद्रिय कंपाऊंड आहे आणि ते कागद, कापड आणि बांधकाम साहित्यासह विस्तृत अनुप्रयोगांमध्ये वापरले जाते.

सेल्युलोजमध्ये अनेक उपयुक्त गुणधर्म असले तरी, ते बऱ्याच फॉर्म्युलेशनमध्ये वापरण्यासाठी खूप कडक आणि अघुलनशील असते. या मर्यादांवर मात करण्यासाठी, शास्त्रज्ञांनी HPMC सह अनेक सुधारित सेल्युलोज डेरिव्हेटिव्ह विकसित केले आहेत. HPMC रासायनिक अभिक्रियांच्या मालिकेद्वारे नैसर्गिक सेल्युलोजमध्ये बदल करून तयार केले जाते.

HPMC बनवण्याची पहिली पायरी म्हणजे सेल्युलोज प्रारंभिक सामग्री मिळवणे. लाकडाचा लगदा, कापूस किंवा बांबू यांसारख्या वनस्पतींच्या स्रोतांमधून सेल्युलोज मिळवून हे करता येते. सेल्युलोजवर नंतर सोडियम हायड्रॉक्साईड किंवा पोटॅशियम हायड्रॉक्साईड सारख्या अल्कधर्मी द्रावणाने प्रक्रिया केली जाते, ज्यामुळे अशुद्धता काढून टाकली जाते आणि सेल्युलोज तंतू लहान कणांमध्ये मोडतात. ही प्रक्रिया मर्सरायझेशन म्हणून ओळखली जाते आणि यामुळे सेल्युलोज अधिक प्रतिक्रियाशील आणि सुधारणे सोपे होते.

मर्सरायझेशननंतर, सेल्युलोजवर प्रोपीलीन ऑक्साईड आणि मिथाइल क्लोराईडच्या मिश्रणाने प्रतिक्रिया दिली जाते आणि सेल्युलोज पाठीच्या कणामध्ये हायड्रॉक्सीप्रोपाइल आणि मिथाइल गट समाविष्ट करतात. सेल्युलोजची विद्राव्यता आणि पाणी धारणा गुणधर्म सुधारण्यासाठी हायड्रॉक्सीप्रोपाइल गट जोडले जातात, तर स्थिरता वाढवण्यासाठी आणि सेल्युलोजची प्रतिक्रिया कमी करण्यासाठी मिथाइल गट जोडले जातात. प्रतिक्रिया सामान्यत: उत्प्रेरकाच्या उपस्थितीत केली जाते, जसे की सोडियम हायड्रॉक्साईड किंवा पोटॅशियम हायड्रॉक्साईड, आणि तापमान, दाब आणि प्रतिक्रिया वेळ नियंत्रित परिस्थितीत.

HPMC च्या प्रतिस्थापनाची पदवी (DS) सेल्युलोज पाठीच्या कणामध्ये समाविष्ट केलेल्या हायड्रॉक्सीप्रोपाइल आणि मिथाइल गटांच्या संख्येचा संदर्भ देते. एचपीएमसीच्या इच्छित गुणधर्मांवर आणि ते ज्या विशिष्ट अनुप्रयोगासाठी वापरले जात आहे त्यानुसार डीएस बदलू शकतात. सामान्यतः, उच्च DS मूल्यांचा परिणाम HPMC मध्ये कमी स्निग्धता आणि जलद विरघळण्याचा दर असतो, तर कमी DS मूल्यांचा परिणाम HPMC मध्ये उच्च स्निग्धता आणि कमी विरघळण्याचे दर असतो.

प्रतिक्रिया पूर्ण झाल्यानंतर, परिणामी उत्पादन HPMC पावडर तयार करण्यासाठी शुद्ध आणि वाळवले जाते. शुद्धीकरण प्रक्रियेमध्ये HPMC मधून कोणतीही प्रतिक्रिया न झालेली रसायने, अवशिष्ट सॉल्व्हेंट्स आणि इतर अशुद्धता काढून टाकणे समाविष्ट असते. हे सामान्यत: धुणे, गाळणे आणि कोरडे करण्याच्या चरणांच्या संयोजनाद्वारे केले जाते.

अंतिम उत्पादन एक पांढरा ते ऑफ-व्हाइट पावडर आहे जो गंधहीन आणि चवहीन आहे. HPMC पाण्यात आणि अनेक सेंद्रिय सॉल्व्हेंट्समध्ये विरघळणारे आहे आणि ते वापरण्याच्या अटींवर अवलंबून जेल, फिल्म्स आणि इतर रचना तयार करू शकतात. हे एक नॉन-आयनिक पॉलिमर आहे, याचा अर्थ असा की ते कोणतेही विद्युत शुल्क वाहून नेत नाही आणि ते सामान्यतः गैर-विषारी आणि अनुप्रयोगांच्या विस्तृत श्रेणीमध्ये वापरण्यासाठी सुरक्षित मानले जाते.

पेंट्स, ॲडेसिव्ह, सीलंट, फार्मास्युटिकल्स आणि फूड प्रोडक्ट्ससह विविध फॉर्म्युलेशनमध्ये HPMC चा वापर केला जातो. बांधकाम ऍप्लिकेशन्समध्ये, HPMC चा वापर मोर्टार, ग्रॉउट्स आणि जॉइंट कंपाऊंड यांसारख्या सिमेंटिशिअस आणि जिप्सम-आधारित उत्पादनांमध्ये जाडसर, बाईंडर आणि फिल्म-फॉर्मर म्हणून केला जातो.