سیلولوز مشتق کیا ہیں؟

سیلولوز مشتقات کیمیائی ری ایجنٹس کے ساتھ سیلولوز پولیمر میں ہائیڈروکسیل گروپوں کی ایسٹریفیکیشن یا ایتھریفیکیشن کے ذریعہ تیار کیے جاتے ہیں۔ رد عمل کی مصنوعات کی ساختی خصوصیات کے مطابق، سیلولوز مشتق کو تین اقسام میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: سیلولوز ایتھرز، سیلولوز ایسٹرز، اور سیلولوز ایتھر ایسٹرز۔ سیلولوز ایسٹر جو اصل میں تجارتی طور پر استعمال ہوتے ہیں وہ ہیں: سیلولوز نائٹریٹ، سیلولوز ایسٹیٹ، سیلولوز ایسٹیٹ بٹیریٹ اور سیلولوز زینتھیٹ۔ سیلولوز ایتھرز میں شامل ہیں: میتھائل سیلولوز، کاربوکسی میتھائل سیلولوز، ایتھائل سیلولوز، ہائیڈروکسیتھائل سیلولوز، سیانو ایتھائل سیلولوز، ہائیڈروکسائپروپل سیلولوز اور ہائیڈرو آکسی پروپیل میتھائل سیلولوز۔ اس کے علاوہ، ایسٹر ایتھر مخلوط مشتقات موجود ہیں۔

خصوصیات اور استعمال متبادل ری ایجنٹس کے انتخاب اور عمل کے ڈیزائن کے ذریعے، مصنوعات کو پانی میں تحلیل کیا جا سکتا ہے، الکلی محلول یا نامیاتی سالوینٹس کو پتلا کیا جا سکتا ہے، یا تھرمو پلاسٹک خصوصیات کا حامل ہو سکتا ہے، اور اسے کیمیائی ریشوں، فلموں، فلموں کے اڈوں، پلاسٹک، موصلیت کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ مواد، کوٹنگز، گارا، پولیمرک ڈسپرسینٹ، فوڈ ایڈیٹیو اور روزانہ کیمیکل مصنوعات۔ سیلولوز مشتق کی خصوصیات کا تعلق متبادل کی نوعیت، گلوکوز گروپ پر تین ہائیڈروکسیل گروپس کی ڈگری DS، اور میکرو مالیکولر چین کے ساتھ متبادل کی تقسیم سے ہے۔ رد عمل کی بے ترتیب ہونے کی وجہ سے، یکساں طور پر متبادل مصنوع کے علاوہ جب تینوں ہائیڈروکسیل گروپس کو تبدیل کیا جاتا ہے (DS 3 ہے)، دوسری صورتوں میں (یکساں رد عمل یا متضاد ردعمل)، درج ذیل تین مختلف متبادل پوزیشنیں حاصل کی جاتی ہیں: مخلوط مصنوعات غیر متبادل گلوکوسائل گروپس: ① مونو متبادل (DS 1، C، C یا C پوزیشن کو تبدیل کیا گیا ہے، ساختی فارمولہ سیلولوز دیکھیں)؛ ② منقطع (DS 2، C، C، C، C یا C، C پوزیشنز کو تبدیل کیا گیا ہے)؛ ③ مکمل متبادل (DS 3 ہے)۔ لہذا، ایک ہی متبادل قیمت کے ساتھ ایک ہی سیلولوز مشتق کی خصوصیات بھی کافی مختلف ہوسکتی ہیں۔ مثال کے طور پر، سیلولوز ڈائیسیٹیٹ جو براہ راست 2 کے DS میں ایسٹرائیڈ کیا جاتا ہے وہ ایسیٹون میں ناقابل حل ہوتا ہے، لیکن مکمل طور پر ایسٹریفائیڈ سیلولوز ٹرائیسیٹیٹ کے سیپونیفکیشن کے ذریعے حاصل کردہ سیلولوز ڈائی سیٹیٹ کو مکمل طور پر ایسیٹون میں تحلیل کیا جا سکتا ہے۔ متبادل کی اس متفاوتیت کا تعلق سیلولوز ایسٹر اور ایتھریفیکیشن ری ایکشن کے بنیادی قوانین سے ہے۔

سیلولوز کے مالیکیول میں سیلولوز ایسٹریفیکیشن اور ایتھریفیکیشن ری ایکشن کا بنیادی قانون، گلوکوز گروپ میں تین ہائیڈروکسیل گروپس کی پوزیشنیں مختلف ہیں، اور ملحقہ متبادل اور سٹیرک رکاوٹ کا اثر بھی مختلف ہے۔ تین ہائیڈروکسیل گروپوں کی نسبتہ تیزابیت اور انحطاط کی ڈگری یہ ہیں: C>C>C۔ جب ایتھریفیکیشن ری ایکشن الکلین میڈیم میں کیا جاتا ہے، تو سی ہائیڈروکسیل گروپ پہلے رد عمل ظاہر کرتا ہے، پھر سی ہائیڈروکسیل گروپ، اور آخر میں سی پرائمری ہائیڈروکسیل گروپ۔ جب ایسٹریفیکیشن ری ایکشن تیزابی میڈیم میں کیا جاتا ہے، تو ہر ہائیڈروکسیل گروپ کے رد عمل کی مشکل ایتھریفیکیشن ری ایکشن کی ترتیب کے برعکس ہوتی ہے۔ بڑے متبادل ری ایجنٹ کے ساتھ رد عمل ظاہر کرتے وقت، سٹیرک رکاوٹ اثر ایک اہم اثر رکھتا ہے، اور سی ہائیڈروکسیل گروپ جس میں چھوٹے سٹیرک رکاوٹ اثر ہوتا ہے، C اور C ہائیڈروکسیل گروپوں کے مقابلے میں رد عمل ظاہر کرنا آسان ہوتا ہے۔

سیلولوز ایک کرسٹل قدرتی پولیمر ہے۔ جب سیلولوز ٹھوس رہتا ہے تو زیادہ تر ایسٹریفیکیشن اور ایتھریفیکیشن رد عمل متفاوت ردعمل ہوتے ہیں۔ سیلولوز فائبر میں رد عمل کے ری ایجنٹس کی بازی حالت کو رسائبلٹی کہا جاتا ہے۔ کرسٹل لائن ریجن کا انٹرمولیکولر انتظام مضبوطی سے ترتیب دیا گیا ہے، اور ریجنٹ صرف کرسٹل لائن کی سطح پر پھیل سکتا ہے۔ بے ساختہ خطے میں بین سالماتی انتظام ڈھیلا ہے، اور زیادہ آزاد ہائیڈروکسیل گروپس ہیں جو ری ایجنٹس کے ساتھ رابطے میں آسان ہیں، اعلی رسائی اور آسان رد عمل کے ساتھ۔ عام طور پر، اعلی کرسٹل پن اور بڑے کرسٹل سائز والے خام مال کا رد عمل کرنا اتنا آسان نہیں ہوتا جتنا کم کرسٹل اور چھوٹے کرسٹل سائز والے خام مال کا۔ لیکن یہ مکمل طور پر درست نہیں ہے، مثال کے طور پر، کم کرسٹلینٹی اور چھوٹے کرسٹلینٹی کے ساتھ خشک ویزکوز ریشوں کی ایسٹیلیشن کی شرح زیادہ کرسٹلینٹی اور بڑے کرسٹلینٹی والے سوتی ریشوں کی نسبت نمایاں طور پر کم ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ خشک کرنے کے عمل کے دوران ملحقہ پولیمر کے درمیان کچھ ہائیڈروجن بانڈنگ پوائنٹس پیدا ہوتے ہیں، جو ری ایجنٹس کے پھیلاؤ میں رکاوٹ بنتے ہیں۔ اگر گیلے سیلولوز کے خام مال میں موجود نمی کو بڑے نامیاتی سالوینٹس (جیسے ایسٹک ایسڈ، بینزین، پائریڈین) سے تبدیل کر کے خشک کر دیا جائے تو اس کی رد عمل بہت بہتر ہو جائے گی، کیونکہ خشک کرنے سے سالوینٹس کو مکمل طور پر باہر نہیں نکالا جا سکتا، اور کچھ بڑے مالیکیول سیلولوز کے خام مال کے "سوراخوں" میں پھنس جاتے ہیں، جس سے نام نہاد موجود سیلولوز بنتا ہے۔ جو فاصلہ سوجن سے بڑھا ہوا ہے اس کی بازیافت آسان نہیں ہے، جو ری ایجنٹس کے پھیلاؤ کے لیے سازگار ہے، اور رد عمل کی شرح اور یکسانیت کو فروغ دیتا ہے۔ اس وجہ سے، مختلف سیلولوز مشتق کی پیداوار کے عمل میں، متعلقہ سوجن کا علاج ہونا ضروری ہے. عام طور پر پانی، تیزاب یا الکلی محلول کا ایک خاص ارتکاز سوجن کے ایجنٹ کے طور پر استعمال ہوتا ہے۔ اس کے علاوہ، ایک جیسے جسمانی اور کیمیائی اشارے کے ساتھ تحلیل ہونے والے گودے کے کیمیائی رد عمل کی دشواری اکثر بہت مختلف ہوتی ہے، جو ایک ہی پودے میں مختلف حیاتیاتی کیمیائی اور ساختی افعال کے ساتھ مختلف قسم کے پودوں یا خلیوں کے مورفولوجیکل عوامل کی وجہ سے ہوتی ہے۔ کی پودوں کے ریشے کی بیرونی تہہ کی بنیادی دیوار ری ایجنٹس کے دخول میں رکاوٹ بنتی ہے اور کیمیائی رد عمل کو روکتی ہے، اس لیے عام طور پر یہ ضروری ہوتا ہے کہ پلپنگ کے عمل میں متعلقہ حالات کا استعمال بنیادی دیوار کو تباہ کرنے کے لیے کیا جائے تاکہ بہتر رد عمل کے ساتھ تحلیل شدہ گودا حاصل کیا جا سکے۔ مثال کے طور پر، بیگاس کا گودا ایک خام مال ہے جس میں ویسکوز پلپ کی پیداوار میں ناقص رد عمل ہوتا ہے۔ ویسکوز (سیلولوز زانتھیٹ الکلی محلول) تیار کرتے وقت، روئی کے لنٹر کے گودے اور لکڑی کے گودے سے زیادہ کاربن ڈسلفائیڈ استعمال کی جاتی ہے۔ فلٹریشن کی شرح دوسرے گودے کے ساتھ تیار کردہ ویسکوز سے کم ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ گنے کے ریشے کے خلیوں کی بنیادی دیوار کو گودا لگانے اور روایتی طریقوں سے الکلی سیلولوز کی تیاری کے دوران مناسب طریقے سے نقصان نہیں پہنچا ہے، جس کے نتیجے میں پیلے رنگ کے رد عمل میں دشواری ہوتی ہے۔

پری ہائیڈولائزڈ الکلائن بیگاس پلپ فائبرز] اور شکل 2 [الکلی امپریگنیشن کے بعد بیگاس پلپ ریشے] پری ہائیڈولائزڈ الکلائن پروسیس اور روایتی الکلائن امپریگنیشن کے بعد بیگاس پلپ ریشوں کی سطح کی الیکٹران مائیکروسکوپ اسکیننگ امیجز ہیں، سابقہ ​​کو اب بھی دیکھا جا سکتا ہے۔ صاف گڑھے؛ بعد میں، اگرچہ الکلی محلول کی سوجن کی وجہ سے گڑھے غائب ہو جاتے ہیں، لیکن بنیادی دیوار پھر بھی پورے ریشے کو ڈھانپتی ہے۔ اگر "دوسری امپریگنیشن" (عام حمل جس کے بعد ایک بڑی سوجن کے اثر کے ساتھ ایک پتلی الکلی محلول کے ساتھ دوسرا حمل) یا ڈپ پیسنے (مکینیکل پیسنے کے ساتھ مشترکہ امپریگنیشن) عمل، پیلے رنگ کا رد عمل آسانی سے آگے بڑھ سکتا ہے، ویزکوز فلٹریشن کی شرح نمایاں طور پر بہتر ہے. اس کی وجہ یہ ہے کہ مذکورہ بالا دونوں طریقے بنیادی دیوار کو چھیل سکتے ہیں، نسبتاً آسان رد عمل کی اندرونی تہہ کو بے نقاب کر سکتے ہیں، جو ری ایجنٹس کے داخل ہونے کے لیے سازگار ہے اور رد عمل کی کارکردگی کو بہتر بناتا ہے (تصویر 3۔ ]، تصویر۔ پیسنے والے بیگاسے پلپ فائبرز])۔

حالیہ برسوں میں، غیر آبی سالوینٹ سسٹم جو سیلولوز کو براہ راست تحلیل کر سکتے ہیں ابھرے ہیں۔ جیسے dimethylformamide اور NO، dimethyl سلفوکسائڈ اور paraformaldehyde، اور دیگر مخلوط سالوینٹس، وغیرہ، سیلولوز کو یکساں ردعمل سے گزرنے کے قابل بناتے ہیں۔ تاہم، مرحلے سے باہر کے رد عمل کے اوپر بیان کردہ کچھ قوانین اب لاگو نہیں ہوتے ہیں۔ مثال کے طور پر، ایسیٹون میں گھلنشیل سیلولوز ڈائیسیٹیٹ تیار کرتے وقت، یہ ضروری نہیں ہے کہ سیلولوز ٹرائیسیٹیٹ کے ہائیڈولیسس کرائے جائیں، لیکن ڈی ایس کے 2 ہونے تک براہ راست ایسٹریفائی کیا جا سکتا ہے۔