เซลลูโลสโพลีแอนไอออนิกเกิดขึ้นได้อย่างไร?

Polyanionic เซลลูโลส (PAC) เป็นอนุพันธ์ของเซลลูโลสที่ละลายน้ำได้ซึ่งมีการใช้งานที่หลากหลายในอุตสาหกรรมต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านการขุดเจาะน้ำมันในอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ เป็นที่รู้จักในด้านคุณสมบัติทางรีโอโลยีที่ดีเยี่ยม มีความเสถียรสูง และเข้ากันได้กับสารเติมแต่งอื่นๆ การผลิตโพลีแอนไอออนิกเซลลูโลสเกี่ยวข้องกับหลายขั้นตอน รวมถึงการสกัดเซลลูโลส การดัดแปลงทางเคมี และการทำให้บริสุทธิ์

1. การสกัดเซลลูโลส:

วัสดุเริ่มต้นสำหรับโพลีแอนไอออนิกเซลลูโลสคือเซลลูโลส ซึ่งเป็นโพลีเมอร์ธรรมชาติที่พบในผนังเซลล์พืช เซลลูโลสสามารถได้มาจากวัสดุจากพืชหลายชนิด เช่น เยื่อไม้ ใยฝ้าย หรือพืชเส้นใยอื่นๆ กระบวนการสกัดประกอบด้วยขั้นตอนต่อไปนี้:

ก. การเตรียมวัตถุดิบ:

วัสดุจากพืชที่เลือกไว้จะถูกเตรียมล่วงหน้าเพื่อขจัดสิ่งเจือปน เช่น ลิกนิน เฮมิเซลลูโลส และเพคติน โดยปกติจะทำได้สำเร็จโดยการผสมผสานระหว่างการบำบัดทางกลและทางเคมี

ข. การทำเยื่อกระดาษ:

จากนั้น วัสดุที่ผ่านการบำบัดแล้วจะถูกบดเป็นเยื่อ ซึ่งเป็นกระบวนการที่จะสลายเส้นใยเซลลูโลส วิธีการผลิตเยื่อกระดาษทั่วไป ได้แก่ การผลิตเยื่อคราฟท์และการผลิตเยื่อซัลไฟต์ ซึ่งแต่ละวิธีก็มีข้อดีและข้อเสียของตัวเอง

C. การแยกเซลลูโลส:

วัสดุเยื่อกระดาษได้รับการประมวลผลเพื่อแยกเส้นใยเซลลูโลส ซึ่งมักจะเกี่ยวข้องกับกระบวนการซักและฟอกเพื่อให้ได้วัสดุเซลลูโลสบริสุทธิ์

2. การดัดแปลงทางเคมี:

เมื่อได้เซลลูโลสมาแล้ว จะถูกดัดแปลงทางเคมีเพื่อแนะนำหมู่ประจุลบ และแปลงเป็นเซลลูโลสโพลีแอนไอออนิก วิธีการที่ใช้กันทั่วไปเพื่อจุดประสงค์นี้คือ etherification

ก. การทำให้เป็นอีเทอร์ริฟิเคชัน:

อีเทอร์ริฟิเคชันเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาของเซลลูโลสกับสารอีเทอร์ริฟายอิ้งเพื่อแนะนำการเชื่อมโยงอีเทอร์ ในกรณีของโพลีแอนไอออนิกเซลลูโลส มักจะแนะนำกลุ่มคาร์บอกซีเมทิล สิ่งนี้สามารถทำได้โดยการทำปฏิกิริยากับโซเดียมโมโนคลอโรอะซิเตตต่อหน้าตัวเร่งปฏิกิริยาพื้นฐาน

ข. ปฏิกิริยาคาร์บอกซีเมทิลเลชัน:

ปฏิกิริยาคาร์บอกซีเมทิลเลชันเกี่ยวข้องกับการแทนที่อะตอมไฮโดรเจนบนกลุ่มไฮดรอกซิลของเซลลูโลสด้วยกลุ่มคาร์บอกซีเมทิล ปฏิกิริยานี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการแนะนำประจุลบบนแกนเซลลูโลส

ค. ทำให้เป็นกลาง:

หลังจากคาร์บอกซีเมทิลเลชัน ผลิตภัณฑ์จะถูกทำให้เป็นกลางเพื่อเปลี่ยนหมู่คาร์บอกซีเมทิลเป็นคาร์บอกซิเลทไอออน ขั้นตอนนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการทำให้โพลีแอนไอออนิกเซลลูโลสละลายน้ำได้

3. การทำให้บริสุทธิ์:

จากนั้นเซลลูโลสดัดแปลงจะถูกทำให้บริสุทธิ์เพื่อกำจัดผลพลอยได้ สารเคมีที่ไม่ทำปฏิกิริยา และสิ่งสกปรกใดๆ ที่อาจส่งผลต่อประสิทธิภาพในการใช้งานเฉพาะ

ก. ซักผ้า:

ผลิตภัณฑ์ได้รับการทำความสะอาดอย่างทั่วถึงเพื่อขจัดสารตั้งต้น เกลือ และสิ่งสกปรกอื่นๆ ส่วนเกิน มักใช้น้ำเพื่อการนี้

ข. การอบแห้ง:

จากนั้นนำเซลลูโลสโพลีแอนไอออนิกบริสุทธิ์ไปทำให้แห้งเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายในรูปแบบผงหรือเป็นเม็ด

4. การควบคุมคุณภาพ:

มีการนำมาตรการควบคุมคุณภาพมาใช้ตลอดกระบวนการผลิตเพื่อให้แน่ใจว่าเซลลูโลสโพลีแอนไอออนิกที่ได้นั้นตรงตามข้อกำหนดที่กำหนด ซึ่งเกี่ยวข้องกับการทดสอบน้ำหนักโมเลกุล ระดับของการแทนที่ และพารามิเตอร์อื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง

5. การสมัคร:

โพลีไอออนิกเซลลูโลสมีการใช้งานในอุตสาหกรรมต่างๆ โดยหลักแล้วในระบบการขุดเจาะในภาคน้ำมันและก๊าซ ทำหน้าที่เป็นสารยึดติด สารควบคุมการสูญเสียของเหลว และสารยับยั้งหินดินดาน ปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมของน้ำมันเจาะ การใช้งานอื่นๆ ได้แก่ อุตสาหกรรมอาหารและยาซึ่งมีข้อได้เปรียบในด้านความสามารถในการละลายน้ำและคุณสมบัติทางรีโอโลจี

โพลีแอนไอออนิกเซลลูโลสเป็นอนุพันธ์ของเซลลูโลสที่มีความสามารถรอบด้านและมีคุณค่า ซึ่งการผลิตต้องใช้ขั้นตอนต่างๆ ที่กำหนดไว้อย่างชัดเจน การสกัดเซลลูโลสจากวัสดุจากพืช การดัดแปลงทางเคมีผ่านกระบวนการอีเทอร์ริฟิเคชัน การทำให้บริสุทธิ์ และการควบคุมคุณภาพ เป็นส่วนสำคัญของกระบวนการผลิต เซลลูโลสโพลีแอนไอออนิกที่ได้นั้นเป็นส่วนประกอบสำคัญในการใช้งานทางอุตสาหกรรมที่หลากหลาย ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพและการทำงานของสูตรต่างๆ ในขณะที่อุตสาหกรรมยังคงพัฒนาอย่างต่อเนื่อง ความต้องการอนุพันธ์เซลลูโลสเฉพาะทาง เช่น เซลลูโลสโพลีแอนไอออนิก ก็คาดว่าจะเพิ่มขึ้น ซึ่งจะช่วยขับเคลื่อนการวิจัยและพัฒนาอย่างต่อเนื่องในเทคโนโลยีและการประยุกต์ใช้การปรับเปลี่ยนเซลลูโลส