Сомон целлюлозасидан микрокристаллик целлюлоза олиш ва хоссаларини тадқИҚ Қилиш

СОМОН ЦЕЛЛЮЛОЗАСИДАН МИКРОКРИСТАЛЛИК ЦЕЛЛЮЛОЗА ОЛИШ ВА ХОССАЛАРИНИ ТАДҚИҚ ҚИЛИШ
Эргашев Дониёр Жабборович, кичик илмий ходим
Мамадиёров Бурхон Нормуродович, таянч докторант
Атаханов Абдумутолиб Абдупатто ўғли, техника фанлари доктори,
Ўзбекистон Республикаси Фанлар академияси Полимерлар кимёси ва физикаси институти, 100128, Тошкент ш., А. Қодирий к., 7“^б”,
е-mail: [e-mail]

Бугунги кунда целлюлозанинг модификацияланган шакли микрокристаллик целлюлоза ва унинг ҳосилаларига катта эьтибор берилмоқда. МКЦни бир йиллик ва кўп йиллик ўсимликлардан олинган целлюлозани кимёвий гидролиз қилиб олиш мумкин [1]. МКЦ кислотали гидролиз усулида HCl, H₂SO₄, HNO₃, шунингдек Люьис кислоталари (TiCl₄, AlCl₃, SbCl₅) иштирокида олинади ва бунда кислота концентрацияси, гидролиз вақти ва ҳароратига боғлиқ равишда унинг сифатини назорат қилиш мумкин [2]. МКЦ озиқ-овқат, тиббиёт, косметика, целлюлоза-қоғоз, қурилиш, тўқимачилик ва бошқа соҳаларда тўлдирувчи, қуюқлаштирувчи, барқарорлаштирувчи сифатида кенг қўлланилади.

Ушбу ишдан мақсад буғдой сомони целлюлозасидан МКЦ олиш ҳамда уларнинг тузилиши ва хоссаларини тадқиқ қилишдан иборат. Тадқиқот учун хом ашё сифатида сомон целлюлозаси танлаб олинди. МКЦ олишнинг энг кенг тарқалган усули бу турли хил ноорганик кислоталарнинг (сульфат, хлорид, нитрат кислоталари) сувли эритмаларидан фойдаланган холда целлюлозани гидролизлаб олинади [3].
МКЦ сомон целлюлозасини НNO₃ нинг ҳар хил концентрацияли сувли эритмаларида гидролиз қилиш усули орқали олинди: кислота концентрацияси 4-8-12%, ҳарорат 100-110°C, модуль 1:10, гидролиз давомийлиги 30-90 дақиқа бўлган шароитларда олиб борилди.
Олиб борилган тадқиқот натижалари шуни кўрсатадики, кислота концентрацияси ва гидролиз давомийлиги ошиши, МКЦ нинг полимерланиш даражаси кислота концентрациясига боғлиқ равишда 450 дан 200 гача камайишига олиб келди. Сомон целлюлозаси таркибидаги аморф соҳасининг маълум қисми гидролизга учраб эритмага ўтиши хисобига МКЦ чиқиш унуми 80% гача камайиши кузатилди.
МКЦ нинг ИҚ-спектри тадқиқотларида целлюлоза учун характерли бўлган валент ва деформацион тебранишлар соҳасидаги барча ютилиш соҳалари мавжудлиги кузатилди. Шу билан биргаликда кислота гидролизи концентрациясининг ортиши билан 3419 см^-1, 2903 см^-1 ва 1662см^-1 тўлқинларда интинсивлиги қийматларининг пасайиши кўрсатилган. Ушбу тўлқин соҳаларида жойлашган ютилиш чўққилари C-H, О-H ва адсорбцияланган сув молекулалари тебранишлари тўғри келади, бу МКЦ нинг кристалл структураси сақланиб қолганлигини кўрсатади. МКЦ нинг кристалл структураси сақланиб қолганлигини гидролиз жараёнида целлюлозанинг аморф соҳасининг маълум қисми гидролизга учраб эритмага ўтиши билан боғлиқ. Целлюлоза, МКЦ спектрларида 1430 см^-1, 1375 см^-1, 1318 см^-1 1163-1033 см^-1 соҳалардаги ютилиш чизиқлари CH, -CH₂, -ОH, -CО гуруҳларининг деформацион тебранишларига ва C-О гуруҳининг валент тебранишларига мос келади [4].
Олинган намуналарнинг аморф-кристалл тузилишини ўрганиш мақсадида рентгенографик тадқиқотлар олиб борилди. Рентгенографик тадқиқот натижалари шуни кўрсатдики, кўриб чиқилган 2θ=5-40^o бурчак интервалида аморф соҳа билан бирга целлюлозага хос бўлган барча кристаллик рефлекслари мавжудлиги аниқланди[5]. Шу билан биргаликда кислота концентрацияси ва гидролиз давомийлиги ошиши натижасида МКЦ намуналарининг пик интенсивлиги дастлабки целлюлоза намунасига нисбатан ошганлиги ва кристалланиш даражасининг 65% дан 72% гача ўзгариши кузатилди.
МКЦ намуналари термогравиметрия (ТГ) усули ёрдамида тадқиқотлар олиб борилди. Термогравиметрия натижаларига кўра, МКЦ намуналарининг термик барқарорлиги дастлабки целлюлоза намунасига нисбаттан ошганлиги кузатилди. Буни целлюлоза структураси таркибидаги маълум қисми аморф қисмларининг гидролиз жараёнига чиқиб кетиши ва кристалл структуралар термик барқарорликни ошишига сабаб бўлди [6].
Турли хил шароитларда сомон целлюлозасидан МКЦ олиш имкониятлари ўрганилди ва тадқиқот натижаларига кўра, сомон целлюлозасидан МКЦ олишда кислота концентрацияси, ва гидролиз давомийлигига боғлиқлиги ўрганилди.


Aдабиётлар.
1. Tarchoun A.F.; Trache D.; Klapötke T.M.; Derradji M.; Bessa W. Ecofriendly isolation and characterization of microcrystalline cellulose from giant reed using various acidic media. Cellulose 2019, 26, 7635–7651.
2. Patent 57212231 Yaponiya, МКI: C08J3/12, C08J3/12. Preparation of cellulose powder having particular shape / Miyamoto Kimito // Asahi Chemical Ind.-№ 19810624; Zayavleno 24.06.1981; Opubl. 27.12.1982. - 6 s.
3. Monschein M., Reisinger C., Nidetzky B. Enzymatic hydrolysis of microcrystalline cellulose and pretreated wheat straw: A detailed comparison using convenient kinetic analysis. Bioresource Technology. 2013;128:679-687
4. Garcia de Rodriguez N. L., Thielemans W., and Dufresne A. “Sisal cellulose whiskers reinforced polyvinyl acetate nanocomposites,” Cellulose, vol. 13, no. 3, pp. 261–270, 2006.
5. Ahmed F.A. “Extraction and characterization of nanocellulose obtained from sugarcane bagasse as agro-waste,” Journal of Advanced Chemistry, vol. 12, no. 3, (2017) pp. 1–10,
6. Zimmermann M.V., Borsoi C., Lavoratti A., Zanini M., Zattera A.J., Santana R.M. Drying techniques applied to cellulose nanofibers, J. Reinf. Plast. Compos., 2016, 35, 628-643.