Karboksimetilselülozun Çözünürlüğünün Artırılması

Abstract

CMC üretimi, selülozun bir alkali çözeltiyle muamele edilmesiyle elde edilen alkali selülozun, eterleştirme reaktifi ile reaksiyonuna dayanmaktadır. Ancak alkali selüloz üretiminde ve eterleştirme kademelerinde reaksiyon karışımındaki sıvı miktarının az olması, reaktanların selüloz yapısındaki uniform dağılımını engellemektedir. Bu nedenle selülozun su ile ıslanarak şişmesini ve yapının gevşemesini kolaylaştıran bazı katkılar hem substitusyon derecesini artıracak, hem de daha uniform bir substitusyon dağılımı sağlayacaktır. Bu çalışmada, substitusyon derecesi 1 olan bir CMC elde etmek üzere reaksiyon karışımındaki NaOH/Monoklorasetik asit/selüloz mol oranı 1 olarak ayarlanmıştır. Selülozun alkalileştirilmesinden önce su ile ıslatılmasının kolaylaştırılması için kullanılan kimyasal maddeler CMC, etil alkol, izopropil alkol, dodesilhidrojen sülfat, boraks, yüksek molekül ağırlıklı anyonik, katyonik ve noniyonik polielektrolitlerdir. Deneyler sonucunda kullanılan katkılardan, CMC’un sudaki çözünürlüğünü artırmak açısından en etkili olanların etil alkol, izopropil alkol ve boraks olduğu belirlenmiştir. Bu katkıların çözünürlüğü artırmadaki etkilerinin, substitusyon derecesinin artmasından çok, substitusyon dağılımının uniformluğunun artmasına dayandığı belirlenmiştir. Uniform subtituent dağılımı nedeniyle de, karboksimetilselülozun çözünürlüğü yaklaşık %78 değerinden etil alkol ile %92’ye, isopropil alkol ile %90’a ve boraks ile %88’e kadar arttırılmıştır.

CMC is generally produced by reacting a cellulosic material with an etherifying agent in the presence of an alkali. Uniform distribution of the ingredients is difficult to obtain when only a small ratio of liquid to cellulose is utilized in the mixing step. It is therefore the object of this study to improve the solution properties of CMC through uniform etherification of cellulose. Uniform etherification can be carried out from cellulose which has been swelled in the presence of some additives such as CMC, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, borax, dodecyl hydrogen sulphate, high-molecular weight anionic, cationic, and nonionic polyelectrolytes. In all experiments NaOH/monochloracetic acid/cellulose molar ratio was adjusted as unity. The results showed that ethyl alcohol, isopropyl alcohol, and borax, when added before the treatment of cellulose with sodium hydroxide, effect overall improvement in solubility characteristics of CMC. When the water containing additives mentioned above were added to the cellulose before the treatment with sodium hydroxide, the swelling of cellulose was performed better than the swelling with only water. Therefore the etherification of cellulose occurs more uniformly. Because of uniform distribution of substituents, the solubility of product is increased from about 78%, to about 92% by ethyl alcohol, 90% by isopropyl alcohol, 88% by borax.