Karboksimetilselülozun Çözünürlüğünün Artırılması


Thesis Type: Postgraduate

Institution Of The Thesis: Istanbul Technical University, Kimya-Metalurji, Kimya Mühendisliği, Turkey

Approval Date: 1999

Thesis Language: Turkish

Student: Banu Günal

Supervisor: Hale Gürbüz

Abstract:

Suda çözünen bir selüloz eteri olan karboksimetilselülozun (CMC) çözünürlüğünü belirleyen en önemli özellikler substitusyon derecesi ve substitusyon dağılımının uniformluğudur. CMC üretimi, selülozun bir alkali çözeltiyle muamele edilmesiyle elde edilen alkali selülozun, eterleştirme reaktifi ile reaksiyonuna dayanmaktadır. Bir polialkol olan selülozun yapısındaki OH gruplarının molekül içinde veya moleküller arası hidrojen bağlan oluşturması nedeniyle selülozun doğrudan eterleştirilmesi mümkün değildir. Alkalileştirme kademesi selülozun oluşturduğu hidrojen bağlarının parçalanmasına ve yapının eterleşmeye uygun şekilde şişmesine neden olur. Ancak alkali selüloz üretiminde ve eterleştirme kademelerinde reaksiyon kanşımındaki sıvı miktarının az olması, reaktanlann selüloz yapısındaki uniform dağılımını engellemektedir. Su miktarının artırılması ise CMC'un fazla miktardaki su ile kısmen çözünüp, yapışkan, jelimsi bir kütle oluşmasına neden olduğundan mümkün değildir. 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 kanşımındaki NaOH/Monoklorasetik asit/selüloz mol oram 1 olarak ayarlanmıştır. Selülozun alkalileştirilmesinden önce su ile ıslatılmasının kolaylaştınlması 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. Alkalileştirmeden önce su ile ıslatma kademesinde bu katkıların ilave edilmesiyle, sadece su ile yapılan ıslatmaya göre yapının daha iyi gevşediği ve bu nedenle de substituentlerin daha uniform dağıldığı görülmektedir. 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 arttınlmıştır.