സെല്ലുലോസ് ഡെറിവേറ്റീവുകൾ എന്തൊക്കെയാണ്?

കെമിക്കൽ റിയാക്ടറുകളുള്ള സെല്ലുലോസ് പോളിമറുകളിലെ ഹൈഡ്രോക്‌സിൽ ഗ്രൂപ്പുകളുടെ എസ്റ്ററിഫിക്കേഷൻ അല്ലെങ്കിൽ എതറിഫിക്കേഷൻ വഴിയാണ് സെല്ലുലോസ് ഡെറിവേറ്റീവുകൾ നിർമ്മിക്കുന്നത്.പ്രതികരണ ഉൽപ്പന്നങ്ങളുടെ ഘടനാപരമായ സവിശേഷതകൾ അനുസരിച്ച്, സെല്ലുലോസ് ഡെറിവേറ്റീവുകളെ മൂന്ന് വിഭാഗങ്ങളായി തിരിക്കാം: സെല്ലുലോസ് ഈഥറുകൾ, സെല്ലുലോസ് ഈസ്റ്ററുകൾ, സെല്ലുലോസ് ഈതർ എസ്റ്ററുകൾ.യഥാർത്ഥത്തിൽ വാണിജ്യപരമായി ഉപയോഗിക്കുന്ന സെല്ലുലോസ് എസ്റ്ററുകൾ ഇവയാണ്: സെല്ലുലോസ് നൈട്രേറ്റ്, സെല്ലുലോസ് അസറ്റേറ്റ്, സെല്ലുലോസ് അസറ്റേറ്റ് ബ്യൂട്ടിറേറ്റ്, സെല്ലുലോസ് സാന്തേറ്റ്.സെല്ലുലോസ് ഈഥറുകളിൽ ഇവ ഉൾപ്പെടുന്നു: മീഥൈൽ സെല്ലുലോസ്, കാർബോക്സിമെതൈൽ സെല്ലുലോസ്, എഥൈൽ സെല്ലുലോസ്, ഹൈഡ്രോക്സിതൈൽ സെല്ലുലോസ്, സയനോഎഥൈൽ സെല്ലുലോസ്, ഹൈഡ്രോക്സിപ്രോപൈൽ സെല്ലുലോസ്, ഹൈഡ്രോക്സിപ്രോപൈൽ മെഥൈൽ സെല്ലുലോസ്.കൂടാതെ, ഈസ്റ്റർ ഈതർ മിക്സഡ് ഡെറിവേറ്റീവുകളും ഉണ്ട്.

ഗുണങ്ങളും ഉപയോഗങ്ങളും മാറ്റിസ്ഥാപിക്കുന്ന റിയാജൻ്റുകളുടെയും പ്രോസസ് ഡിസൈനിൻ്റെയും തിരഞ്ഞെടുപ്പിലൂടെ, ഉൽപ്പന്നം വെള്ളത്തിൽ ലയിപ്പിക്കാം, ക്ഷാര ലായനി അല്ലെങ്കിൽ ഓർഗാനിക് ലായകത്തിൽ ലയിപ്പിക്കാം, അല്ലെങ്കിൽ തെർമോപ്ലാസ്റ്റിക് ഗുണങ്ങൾ ഉണ്ടായിരിക്കാം, കൂടാതെ കെമിക്കൽ നാരുകൾ, ഫിലിമുകൾ, ഫിലിം ബേസുകൾ, പ്ലാസ്റ്റിക്കുകൾ, ഇൻസുലേറ്റിംഗ് എന്നിവ നിർമ്മിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കാം. മെറ്റീരിയലുകൾ, കോട്ടിംഗുകൾ, സ്ലറി, പോളിമെറിക് ഡിസ്പേഴ്സൻ്റ്, ഫുഡ് അഡിറ്റീവുകൾ, ദൈനംദിന രാസ ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ.സെല്ലുലോസ് ഡെറിവേറ്റീവുകളുടെ ഗുണങ്ങൾ പകരക്കാരുടെ സ്വഭാവം, ഗ്ലൂക്കോസ് ഗ്രൂപ്പിലെ മൂന്ന് ഹൈഡ്രോക്‌സിൽ ഗ്രൂപ്പുകളുടെ ഡിഗ്രി ഡിഎസ്, മാക്രോമോളികുലാർ ശൃംഖലയിലെ പകരക്കാരുടെ വിതരണം എന്നിവയുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.മൂന്ന് ഹൈഡ്രോക്‌സിൽ ഗ്രൂപ്പുകളും മാറ്റിസ്ഥാപിക്കുമ്പോൾ (ഡിഎസ് 3) ഏകീകൃത ഉൽപ്പന്നം ഒഴികെയുള്ള പ്രതികരണത്തിൻ്റെ ക്രമരഹിതത കാരണം, മറ്റ് സന്ദർഭങ്ങളിൽ (ഏകജാതി പ്രതികരണം അല്ലെങ്കിൽ വൈവിധ്യമാർന്ന പ്രതികരണം), ഇനിപ്പറയുന്ന മൂന്ന് വ്യത്യസ്ത പകരക്കാരൻ സ്ഥാനങ്ങൾ ലഭിക്കും: മിക്സഡ് ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ പകരം വയ്ക്കാത്ത ഗ്ലൂക്കോസിൽ ഗ്രൂപ്പുകൾ: ① മോണോ സബ്സ്റ്റിറ്റ്യൂട്ടഡ് (DS 1 ആണ്, C, C അല്ലെങ്കിൽ C സ്ഥാനം മാറ്റിസ്ഥാപിക്കുന്നു, ഘടനാപരമായ ഫോർമുല സെല്ലുലോസ് കാണുക);② വിഘടിപ്പിച്ചു (DS എന്നത് 2 ആണ്, C, C, C, C അല്ലെങ്കിൽ C, C സ്ഥാനങ്ങൾ മാറ്റിസ്ഥാപിക്കുന്നു);③ പൂർണ്ണമായ പകരക്കാരൻ (DS ആണ് 3).അതിനാൽ, ഒരേ സബ്സ്റ്റിറ്റ്യൂഷൻ മൂല്യമുള്ള ഒരേ സെല്ലുലോസ് ഡെറിവേറ്റീവിൻ്റെ ഗുണങ്ങളും തികച്ചും വ്യത്യസ്തമായിരിക്കും.ഉദാഹരണത്തിന്, സെല്ലുലോസ് ഡയസെറ്റേറ്റ് 2 ൻ്റെ ഡിഎസ് ആയി നേരിട്ട് എസ്റ്റേറ്റുചെയ്യുന്നത് അസെറ്റോണിൽ ലയിക്കില്ല, എന്നാൽ പൂർണ്ണമായും എസ്റ്റേറിയ സെല്ലുലോസ് ട്രയാസെറ്റേറ്റിൻ്റെ സാപ്പോണിഫിക്കേഷൻ വഴി ലഭിക്കുന്ന സെല്ലുലോസ് ഡയസെറ്റേറ്റ് പൂർണ്ണമായും അസെറ്റോണിൽ ലയിപ്പിക്കാം.പകരത്തിൻ്റെ ഈ വൈവിധ്യം സെല്ലുലോസ് എസ്റ്ററിൻ്റെയും ഈതറിഫിക്കേഷൻ പ്രതികരണങ്ങളുടെയും അടിസ്ഥാന നിയമങ്ങളുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.

സെല്ലുലോസ് തന്മാത്രയിലെ സെല്ലുലോസ് എസ്റ്ററിഫിക്കേഷൻ്റെയും ഈതറിഫിക്കേഷൻ പ്രതികരണത്തിൻ്റെയും അടിസ്ഥാന നിയമം, ഗ്ലൂക്കോസ് ഗ്രൂപ്പിലെ മൂന്ന് ഹൈഡ്രോക്സൈൽ ഗ്രൂപ്പുകളുടെ സ്ഥാനങ്ങൾ വ്യത്യസ്തമാണ്, കൂടാതെ തൊട്ടടുത്തുള്ള പകരക്കാരുടെ സ്വാധീനവും സ്റ്റെറിക് തടസ്സവും വ്യത്യസ്തമാണ്.മൂന്ന് ഹൈഡ്രോക്‌സിൽ ഗ്രൂപ്പുകളുടെ ആപേക്ഷിക അസിഡിറ്റിയും ഡിസോസിയേഷൻ്റെ അളവും ഇവയാണ്: C>C>C.ഒരു ആൽക്കലൈൻ മീഡിയത്തിൽ ഈതറിഫിക്കേഷൻ പ്രതികരണം നടത്തുമ്പോൾ, ആദ്യം സി ഹൈഡ്രോക്‌സിൽ ഗ്രൂപ്പും പിന്നീട് സി ഹൈഡ്രോക്‌സിൽ ഗ്രൂപ്പും ഒടുവിൽ സി പ്രൈമറി ഹൈഡ്രോക്‌സൈൽ ഗ്രൂപ്പും പ്രതികരിക്കുന്നു.ഒരു അമ്ല മാധ്യമത്തിൽ എസ്റ്ററിഫിക്കേഷൻ പ്രതിപ്രവർത്തനം നടത്തുമ്പോൾ, ഓരോ ഹൈഡ്രോക്സൈൽ ഗ്രൂപ്പിൻ്റെയും പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിൻ്റെ ബുദ്ധിമുട്ട് ഈതറിഫിക്കേഷൻ പ്രതികരണത്തിൻ്റെ ക്രമത്തിന് വിപരീതമാണ്.ഒരു ബൾക്കി സബ്സ്റ്റിറ്റ്യൂഷൻ റിയാക്ടറുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുമ്പോൾ, സ്റ്റെറിക് തടസ്സം പ്രഭാവം ഒരു പ്രധാന സ്വാധീനം ചെലുത്തുന്നു, കൂടാതെ സി, സി ഹൈഡ്രോക്സൈൽ ഗ്രൂപ്പുകളേക്കാൾ ചെറിയ സ്റ്റെറിക് തടസ്സം ഉള്ള സി ഹൈഡ്രോക്സൈൽ ഗ്രൂപ്പിന് പ്രതികരിക്കാൻ എളുപ്പമാണ്.

സെല്ലുലോസ് ഒരു സ്ഫടിക പ്രകൃതിദത്ത പോളിമറാണ്.സെല്ലുലോസ് ഖരാവസ്ഥയിൽ നിലനിൽക്കുമ്പോൾ ഉണ്ടാകുന്ന മിക്ക എസ്റ്ററിഫിക്കേഷൻ, എതറിഫിക്കേഷൻ പ്രതികരണങ്ങളും വൈവിധ്യമാർന്ന പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളാണ്.സെല്ലുലോസ് ഫൈബറിലേക്കുള്ള പ്രതികരണ റിയാക്ടറുകളുടെ വ്യാപന അവസ്ഥയെ റീച്ചബിലിറ്റി എന്ന് വിളിക്കുന്നു.ക്രിസ്റ്റലിൻ മേഖലയുടെ ഇൻ്റർമോളികുലാർ ക്രമീകരണം കർശനമായി ക്രമീകരിച്ചിരിക്കുന്നു, കൂടാതെ റിയാജൻ്റിന് ക്രിസ്റ്റലിൻ ഉപരിതലത്തിലേക്ക് മാത്രമേ വ്യാപിക്കാൻ കഴിയൂ.രൂപരഹിതമായ മേഖലയിലെ ഇൻ്റർമോളിക്യുലാർ ക്രമീകരണം അയഞ്ഞതാണ്, കൂടാതെ ഉയർന്ന പ്രവേശനക്ഷമതയും എളുപ്പമുള്ള പ്രതികരണവും ഉള്ള, റിയാക്ടറുകളുമായി ബന്ധപ്പെടാൻ എളുപ്പമുള്ള കൂടുതൽ സ്വതന്ത്ര ഹൈഡ്രോക്സൈൽ ഗ്രൂപ്പുകളുണ്ട്.പൊതുവേ, ഉയർന്ന ക്രിസ്റ്റലിറ്റിയും വലിയ ക്രിസ്റ്റൽ വലുപ്പവുമുള്ള അസംസ്കൃത വസ്തുക്കൾ കുറഞ്ഞ ക്രിസ്റ്റലിനിറ്റിയും ചെറിയ ക്രിസ്റ്റൽ വലുപ്പവുമുള്ള അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളെപ്പോലെ പ്രതികരിക്കുന്നത് എളുപ്പമല്ല.എന്നാൽ ഇത് പൂർണ്ണമായും ശരിയല്ല, ഉദാഹരണത്തിന്, താഴ്ന്ന ക്രിസ്റ്റലിനിറ്റിയും ചെറിയ ക്രിസ്റ്റലിനിറ്റിയുമുള്ള ഡ്രൈ വിസ്കോസ് നാരുകളുടെ അസറ്റൈലേഷൻ നിരക്ക് ഉയർന്ന ക്രിസ്റ്റലിനിറ്റിയും വലിയ ക്രിസ്റ്റലിനിറ്റിയുമുള്ള കോട്ടൺ ഫൈബറിനേക്കാൾ വളരെ കുറവാണ്.കാരണം, ഉണക്കൽ പ്രക്രിയയിൽ അടുത്തുള്ള പോളിമറുകൾക്കിടയിൽ ചില ഹൈഡ്രജൻ ബോണ്ടിംഗ് പോയിൻ്റുകൾ സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നു, ഇത് റിയാക്ടറുകളുടെ വ്യാപനത്തെ തടസ്സപ്പെടുത്തുന്നു.നനഞ്ഞ സെല്ലുലോസ് അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളിലെ ഈർപ്പം ഒരു വലിയ ജൈവ ലായകത്താൽ (അസറ്റിക് ആസിഡ്, ബെൻസീൻ, പിരിഡിൻ പോലുള്ളവ) മാറ്റി ഉണക്കിയാൽ, അതിൻ്റെ പ്രതിപ്രവർത്തനം വളരെയധികം മെച്ചപ്പെടും, കാരണം ഉണക്കിയാൽ ലായകത്തെ പൂർണ്ണമായും പുറന്തള്ളാൻ കഴിയില്ല, ചിലത് വലുതാണ്. സെല്ലുലോസ് അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ "ദ്വാരങ്ങളിൽ" തന്മാത്രകൾ കുടുങ്ങി, സെല്ലുലോസ് എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്നവ ഉണ്ടാക്കുന്നു.വീക്കത്താൽ വർദ്ധിപ്പിച്ച ദൂരം വീണ്ടെടുക്കാൻ എളുപ്പമല്ല, ഇത് റിയാക്ടറുകളുടെ വ്യാപനത്തിന് സഹായകമാണ്, കൂടാതെ പ്രതികരണ നിരക്കും പ്രതികരണത്തിൻ്റെ ഏകീകൃതതയും പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കുന്നു.ഇക്കാരണത്താൽ, വിവിധ സെല്ലുലോസ് ഡെറിവേറ്റീവുകളുടെ ഉൽപാദന പ്രക്രിയയിൽ, അനുബന്ധ വീക്കം ചികിത്സ ഉണ്ടായിരിക്കണം.സാധാരണയായി വെള്ളം, ആസിഡ് അല്ലെങ്കിൽ ആൽക്കലി ലായനിയുടെ ഒരു നിശ്ചിത സാന്ദ്രത എന്നിവ വീക്കം ഏജൻ്റായി ഉപയോഗിക്കുന്നു.കൂടാതെ, ഒരേ ശാരീരികവും രാസപരവുമായ സൂചകങ്ങളുള്ള പൾപ്പിൻ്റെ അലിയുന്ന രാസപ്രവർത്തനത്തിൻ്റെ ബുദ്ധിമുട്ട് പലപ്പോഴും വളരെ വ്യത്യസ്തമാണ്, ഇത് ഒരേ സസ്യത്തിലെ വ്യത്യസ്ത ജൈവ രാസഘടനാപരമായ പ്രവർത്തനങ്ങളുള്ള വിവിധ തരം സസ്യങ്ങളുടെയോ കോശങ്ങളുടെയോ രൂപാന്തര ഘടകങ്ങൾ മൂലമാണ്.യുടെ.പ്ലാൻ്റ് ഫൈബറിൻ്റെ പുറം പാളിയുടെ പ്രാഥമിക മതിൽ റിയാക്ടറുകളുടെ നുഴഞ്ഞുകയറ്റത്തെ തടസ്സപ്പെടുത്തുകയും രാസപ്രവർത്തനങ്ങളെ തടസ്സപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു, അതിനാൽ മെച്ചപ്പെട്ട പ്രതിപ്രവർത്തനത്തോടെ അലിയുന്ന പൾപ്പ് ലഭിക്കുന്നതിന് പ്രാഥമിക മതിൽ നശിപ്പിക്കുന്നതിന് പൾപ്പിംഗ് പ്രക്രിയയിൽ അനുബന്ധ വ്യവസ്ഥകൾ ഉപയോഗിക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്.ഉദാഹരണത്തിന്, വിസ്കോസ് പൾപ്പിൻ്റെ ഉൽപാദനത്തിൽ മോശം പ്രതിപ്രവർത്തനം ഉള്ള ഒരു അസംസ്കൃത വസ്തുവാണ് ബാഗാസ് പൾപ്പ്.വിസ്കോസ് (സെല്ലുലോസ് സാന്തേറ്റ് ആൽക്കലി ലായനി) തയ്യാറാക്കുമ്പോൾ, കോട്ടൺ ലിൻ്റർ പൾപ്പ്, വുഡ് പൾപ്പ് എന്നിവയേക്കാൾ കൂടുതൽ കാർബൺ ഡൈസൾഫൈഡ് ഉപയോഗിക്കുന്നു.മറ്റ് പൾപ്പുകൾ ഉപയോഗിച്ച് തയ്യാറാക്കിയ വിസ്കോസിനേക്കാൾ ഫിൽട്ടറേഷൻ നിരക്ക് കുറവാണ്.കാരണം, പൾപ്പ് ചെയ്യുമ്പോഴും ആൽക്കലി സെല്ലുലോസ് പരമ്പരാഗത രീതികളിൽ തയ്യാറാക്കുമ്പോഴും കരിമ്പിൻ്റെ നാരുകളുടെ കോശങ്ങളുടെ പ്രാഥമിക ഭിത്തിക്ക് കേടുപാടുകൾ സംഭവിച്ചിട്ടില്ല, ഇത് മഞ്ഞനിറത്തിലുള്ള പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിൽ ബുദ്ധിമുട്ടുണ്ടാക്കുന്നു.

പ്രീ-ഹൈഡ്രോലൈസ്ഡ് ആൽക്കലൈൻ പൾപ്പ് നാരുകൾ] കൂടാതെ ചിത്രം 2 [ആൽക്കലി ഇംപ്രെഗ്നേഷനു ശേഷമുള്ള ബാഗാസ് പൾപ്പ് ഫൈബറുകൾ] എന്നിവ യഥാക്രമം ഹൈഡ്രോലൈസ്ഡ് ആൽക്കലൈൻ പ്രക്രിയയ്ക്കും പരമ്പരാഗത ആൽക്കലൈൻ ഇംപ്രെഗ്നേഷനും ശേഷം ബാഗാസ് പൾപ്പ് നാരുകളുടെ ഉപരിതലത്തിൻ്റെ ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പ് സ്കാനിംഗ് ചിത്രങ്ങളാണ്. വ്യക്തമായ കുഴികൾ;രണ്ടാമത്തേതിൽ, ക്ഷാര ലായനിയുടെ വീക്കം കാരണം കുഴികൾ അപ്രത്യക്ഷമാകുമെങ്കിലും, പ്രാഥമിക മതിൽ ഇപ്പോഴും മുഴുവൻ നാരുകളും മൂടുന്നു.“രണ്ടാം ഇംപ്രെഗ്നേഷൻ” (സാധാരണ ഇംപ്രെഗ്നേഷനും തുടർന്ന് ഒരു വലിയ നീർവീക്ക ഫലമുള്ള നേർപ്പിച്ച ആൽക്കലി ലായനിയുള്ള രണ്ടാമത്തെ ഇംപ്രെഗ്നേഷനും) അല്ലെങ്കിൽ ഡിപ്പ്-ഗ്രൈൻഡിംഗ് (മെക്കാനിക്കൽ ഗ്രൈൻഡിംഗിനൊപ്പം സാധാരണ ഇംപ്രെഗ്നേഷൻ) പ്രക്രിയയാണെങ്കിൽ, മഞ്ഞ പ്രതികരണം സുഗമമായി തുടരാം, വിസ്കോസ് ഫിൽട്ടറേഷൻ നിരക്ക്. ഗണ്യമായി മെച്ചപ്പെട്ടു.കാരണം, മുകളിൽ പറഞ്ഞ രണ്ട് രീതികൾക്കും പ്രാഥമിക മതിൽ പൊളിക്കാൻ കഴിയും, ഇത് താരതമ്യേന എളുപ്പമുള്ള പ്രതികരണത്തിൻ്റെ ആന്തരിക പാളി തുറന്നുകാട്ടുന്നു, ഇത് റിയാക്ടറുകളുടെ നുഴഞ്ഞുകയറ്റത്തിന് സഹായകവും പ്രതികരണ പ്രകടനം മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു (ചിത്രം 3 [ബാഗസ് പൾപ്പ് ഫൈബറിൻ്റെ ദ്വിതീയ ഇംപ്രെഗ്നേഷൻ ], ചിത്രം. ഗ്രൈൻഡിംഗ് ബഗാസ് പൾപ്പ് നാരുകൾ]).

സമീപ വർഷങ്ങളിൽ, സെല്ലുലോസിനെ നേരിട്ട് അലിയിക്കാൻ കഴിയുന്ന ജലീയമല്ലാത്ത ലായക സംവിധാനങ്ങൾ ഉയർന്നുവന്നിട്ടുണ്ട്.ഡൈമെതൈൽഫോർമമൈഡ്, NO, ഡൈമെതൈൽ സൾഫോക്സൈഡ്, പാരാഫോർമാൽഡിഹൈഡ്, മറ്റ് മിശ്രിത ലായകങ്ങൾ മുതലായവ, സെല്ലുലോസിനെ ഒരു ഏകീകൃത പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിന് വിധേയമാക്കുന്നു.എന്നിരുന്നാലും, ഔട്ട്-ഓഫ്-ഫേസ് പ്രതികരണങ്ങളുടെ മുകളിൽ സൂചിപ്പിച്ച ചില നിയമങ്ങൾ ഇനി ബാധകമല്ല.ഉദാഹരണത്തിന്, അസെറ്റോണിൽ ലയിക്കുന്ന സെല്ലുലോസ് ഡയസെറ്റേറ്റ് തയ്യാറാക്കുമ്പോൾ, സെല്ലുലോസ് ട്രയാസെറ്റേറ്റിൻ്റെ ജലവിശ്ലേഷണത്തിന് വിധേയമാക്കേണ്ട ആവശ്യമില്ല, പക്ഷേ ഡിഎസ് 2 ആകുന്നതുവരെ നേരിട്ട് എസ്റ്ററൈഫൈ ചെയ്യാം.