ما هي عملية إنتاج الميثيل كيلولوز؟

الميثيل سيلولوز (MC) عبارة عن مركب بوليمر قابل للذوبان في الماء يستخدم على نطاق واسع في الغذاء والطب والمواد الكيميائية اليومية والبناء وغيرها من الصناعات. تتضمن عملية الإنتاج خطوات متعددة ، بما في ذلك استخراج السليلوز ، وتفاعل التعديل ، والتجفيف والسحق.

1. استخراج السليلوز
المادة الخام الأساسية للميثيل كيلولوز هي السليلوز الطبيعي ، والتي عادة ما تكون مشتقة من لب الخشب أو القطن. أولاً ، يتعرض الخشب أو القطن لسلسلة من المعالجة لإزالة الشوائب (مثل اللجنين والراتنج والبروتين وما إلى ذلك) للحصول على السليلوز النقي. تشمل طرق المعالجة الشائعة طريقة القاعدة الحمضية والطريقة الأنزيمية. في طريقة القاعدة الحمضية ، يتم علاج لب الخشب أو القطن باستخدام هيدروكسيد الصوديوم (NaOH) أو غيرها من المحاليل القلوية لحل اللجنين وغيرها من الشوائب ، وبالتالي استخراج السليلوز.

2. رد فعل الأثير السليلوز
بعد ذلك ، يتم إجراء تفاعل مثيلة (تفاعل الأثير) لإعداد ميثيل كيلوز. الخطوة الأساسية لتفاعل الأثير هي رد فعل السليلوز مع عامل ميثيل (عادة كلوريد الميثيل ، يوديد الميثيل ، إلخ) للحصول على ميثيل سيلولوز. العملية المحددة هي كما يلي:

اختيار المذيب للتفاعل: عادة ما يتم استخدام المذيبات القطبية (مثل الماء ، الإيثانول أو المذيب المختلط من الماء والكحول) كوسائط تفاعل ، ويتم إضافة المحفزات (مثل هيدروكسيد الصوديوم) لتحسين كفاءة التفاعل.
ظروف التفاعل: يتم إجراء التفاعل في درجة حرارة وضغط معين ، ودرجة حرارة التفاعل المعتادة هي 50-70 درجة مئوية. أثناء التفاعل ، يتفاعل كلوريد الميثيل مع مجموعة الهيدروكسيل (-OH) في جزيء السليلوز لتحويله إلى السليلوز الميثيل.
التحكم في التفاعل: يتطلب تفاعل المثيلة التحكم الدقيق في وقت التفاعل ودرجة الحرارة. قد يؤدي وقت التفاعل الطويل جدًا أو ارتفاع درجة الحرارة إلى تحلل السليلوز ، في حين أن درجة الحرارة المنخفضة جدًا أو التفاعل غير المكتمل قد يؤدي إلى عدم كفاية مثيلة ، مما يؤثر على أداء السليلوز الميثيل.

3. التحييد والتنظيف
بعد الانتهاء من التفاعل ، قد تظل الكواشف غير المتفاعلة والمحفزات في منتج السليلوز الميثيل ، والذي يحتاج إلى تحييد وتنظيفه. عادةً ما تستخدم عملية التحييد محلولًا حمضيًا (مثل محلول حمض الأسيتيك) لتحييد المواد القلوية في منتج التفاعل. تستخدم عملية التنظيف كمية كبيرة من الماء أو الكحول لإزالة المذيبات والمواد الكيميائية غير المتفاعلة والمنتجات الثانوية بعد التفاعل لضمان نقاء المنتج النهائي.

4. التجفيف والسحق
بعد الغسيل ، عادة ما يكون الميثيليولوز في حالة عجينة أو هلام ، لذلك يجب تجفيفه للحصول على منتج مسحوق. هناك العديد من الطرق لتجف ، وتشمل تلك الشائعة الاستخدام تجفيف الرش ، تجفيف التجميد وتجفيف الفراغ. أثناء عملية التجفيف ، يجب التحكم في درجة الحرارة والرطوبة بشكل صارم لتجنب التحلل الناجم عن ارتفاع درجة الحرارة أو تلف خصائص الهلام.

بعد التجفيف ، يجب سحق الميثيل كيلولوز الذي تم الحصول عليه لتحقيق حجم الجسيمات المطلوب. عادة ما يتم إكمال عملية التكسير عن طريق طحن طائرة أو طحن ميكانيكي. عن طريق التحكم في حجم الجسيمات ، يمكن ضبط معدل الذوبان وخصائص اللزوجة للميثيل سيلولوز.

5. فحص وتعبئة المنتج النهائي
بعد التكسير ، يحتاج الميثيل كيلولوز إلى الخضوع لمراقبة صارمة للجودة لضمان تلبية المواصفات الفنية. تشمل عناصر التفتيش الشائعة:

محتوى الرطوبة: سيؤثر محتوى الرطوبة العالي جدًا من ميثيل سيلولوز على استقراره وتخزينه.
توزيع حجم الجسيمات: سيؤثر حجم الجسيمات وتوزيعها على قابلية ذوبان الميثيليولوز.
درجة المثيلة: درجة المثيلة هي مؤشر رئيسي لتقييم جودة ميثيل سيلولوز ، مما يؤثر على قابليته للذوبان وأداء التطبيق.
القابلية للذوبان واللزوجة: تعد قابلية الذوبان واللزوجة من الميثيل كيلولوز معلمات مهمة في تطبيقه ، خاصة في مجال الطعام والطب.
بعد اجتياز التفتيش ، سيتم تعبئة المنتج وفقًا للاحتياجات المختلفة ، عادةً في الأكياس البلاستيكية أو الأكياس الورقية ، ويتميز برقم دفعة الإنتاج والمواصفات وتاريخ الإنتاج والمعلومات الأخرى.

6. حماية البيئة والسلامة
أثناء عملية إنتاج السليلوز الميثيل ، يجب اتخاذ تدابير حماية البيئة المناسبة ، خاصة بالنسبة للمواد الكيميائية والمذيبات المستخدمة في عملية التفاعل. بعد التفاعل ، يجب علاج سائل النفايات وغاز النفايات لتجنب تلويث البيئة. بالإضافة إلى ذلك ، ينبغي تنفيذ الكواشف الكيميائية في عملية الإنتاج بشكل صارم وفقًا لإجراءات تشغيل السلامة لضمان سلامة العمال.

تشمل عملية إنتاج السليلوز الميثيل بشكل رئيسي استخراج السليلوز ، وتفاعل المثيلة ، والغسيل والتحييد ، والتجفيف والسحق. كل رابط له تأثير مهم على جودة المنتج النهائي ، وبالتالي فإن التحكم والمراقبة في عملية الإنتاج أمر بالغ الأهمية. من خلال خطوات العملية هذه ، يمكن إنتاج السليلوز الميثيل الذي يلبي متطلبات التطبيق المختلفة.