NaCMC substitüsyon analizinde kullanılan ASTM D – 1439 standartı metotlarının geliştirilmesi

Abstract

Selülozun sodyum hidroksit ile alkali hale getirilmesi ve sonrasında monokloroasetik asit ya da sodyum tuzu ile eterleşmesi sonucu oluşan sodyum karboksimetil selüloz (NaCMC), en yaygın kullanılan selüloz türevlerinden bir tanesidir. Reaksiyon sonucu yan ürün olarak oluşan sodyum klorür ve sodyum glukolatın uzaklaştırıldığı ürün grupları saf tip NaCMC olarak adlandırılırken, herhangi bir saflaştırma işleminin yapılmadığı grup teknik tip NaCMC olarak adlandırılır. Eterleşme reaksiyonunda yer değiştiren grupların sayısını belirten sübstitüsyon derecesi (SD), NaCMC’nin nihai özelliklerini etkileyen en önemli parametrelerden birisidir. SD değerinin ölçülmesi için kabul görmüş uluslararası standartlar IS 3520:1992 (2019) ve ASTM D – 1439 (2022) Metot-A ve Metot-B standartlarıdır. IS metodu tekrarlanabilirlik oranının düşük olması sebebiyle, son dönemde uluslararası dönemde popülerliğini yitirmiş ve yerini ASTM D-1439 metotlarına bırakmıştır. Kendi içinde iki farklı metoda ayrılan ASTM D-1439 Standardı’na göre Metot-A ile teknik tip ve SD değeri 0,85’ e kadar olan NaCMC türleri analiz edilebilirken, Metot-B ile saf tip ve tüm SD değerine sahip CMC türleri analiz edilebilmektedir. Metot A ile sınırlı bir SD değeri ölçülebiliyorken aynı zamanda metot içerisinde el ile geri titrasyon olması sebebi ile tekrarlanabilirliği düşük sonuçlar elde edilmektedir. Bu noktada ticari olarak geniş kullanım alanına sahip, SD değeri 0,85’ ten yüksek olan NaCMC türleri için yeni ve tekrarlanabilirliği yüksek bir metot ihtiyacı oluşmaktadır. Bu çalışmada amaçlanan, belirtilen ihtiyaçları giderecek bir metot geliştirmek ve geliştirilen bu metodun teknik ve saf türdeki NaCMC’lerin tüm SD değerlerini yüksek doğruluk ve tekrarlanabilirlik oranı ile analiz edilebilmektir. Bu çalışmada toplam 375 adet SD analizi gerçekleştirilmiştir.

Sodium carboxymethyl cellulose (NaCMC), which is formed by alkalizing cellulose with sodium hydroxide and then etherifying it with monochloroacetic acid or sodium salt, is one of the most widely used cellulose derivatives. The product groups from which sodium chloride and sodium glycolate, which are formed as by-products as a result of the reaction, are removed are called pure-type NaCMC, while the group from which no purification process is performed is called technical-type NaCMC. The degree of substitution (SD), which indicates the number of groups displaced in the etherification reaction, is one of the most important parameters affecting the final properties of NaCMC. The internationally accepted standards for measuring the SD value are IS 3520:1992 (2019) and ASTM D-1439 (2022) Method-A and Method-B standards. Due to its low reproducibility rate, the IS method has recently lost its popularity internationally and has been replaced by ASTM D-1439 methods. According to ASTM D-1439 Standard, which is divided into two different methods, technical type and NaCMC types with SD value up to 0.85 can be analyzed with Method-A, while pure type and all types with SD value can be analyzed with Method-B. While a limited SD value can be measured with Method A, at the same time, low repeatability results are obtained due to manual back titration in the method. At this point, a new and highly repeatable method is needed for NaCMC types with SD value higher than 0.85, which has a wide commercial usage area. The aim of this study is to develop a method that will meet the specified needs and to analyze all SD values of technical and pure type NaCMCs with high accuracy and repeatability rate with this developed method. In this study, 375 SD analysis were performed.