Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) is 'n belangrike semi-sintetiese sellulose-eterverbinding, wat wyd gebruik word in medisyne, boumateriaal, voedsel, coatings en ander nywerhede. HPMC het goeie verdikking, emulgering, filmvormende, bevogtigende, stabilisering en ander eienskappe, so dit het belangrike toepassingswaarde in baie velde. Die belangrikste grondstowwe vir die vervaardiging van HPMC sluit sellulose, natriumhidroksied, propileenoksied, metielchloried en water in.
1. Sellulose
Sellulose is die belangrikste basiese grondstof van HPMC, gewoonlik afgelei van natuurlike plantvesels soos katoen en hout. Sellulose is die volopste natuurlike organiese polimeer op aarde. Die molekulêre struktuur daarvan is 'n langketting-polisakkaried wat bestaan uit glukose-eenhede wat deur β-1,4-glikosidiese bindings verbind word. Sellulose self is onoplosbaar in water en het nie goeie chemiese reaktiwiteit nie. Daarom is 'n reeks chemiese modifikasieprosesse nodig om die oplosbaarheid en funksionaliteit daarvan te verbeter om verskeie sellulose-eterprodukte voor te berei.
2. Natriumhidroksied (NaOH)
Natriumhidroksied, ook bekend as bytsoda, is 'n sterk alkaliese verbinding wat 'n belangrike rol speel as 'n alkaliseerder in die produksieproses van HPMC. In die vroeë stadium van produksie reageer sellulose met natriumhidroksiedoplossing om die hidroksielgroepe op die sellulose molekulêre ketting te aktiveer, waardeur reaksieplekke vir die daaropvolgende veretheringsreaksie verskaf word. Hierdie stap word ook "alkaliseringsreaksie" genoem. Die gealkaliseerde sellulose ondergaan sekere strukturele veranderinge, wat dit makliker maak om met daaropvolgende chemiese reagense (soos propileenoksied en metielchloried) te reageer.
3. Propileenoksied (C3H6O)
Propileenoksied is een van die sleutel-veretheringsmiddels in HPMC-produksie, wat hoofsaaklik gebruik word om die hidroksielgroepe in sellulose in hidroksielpropielgroepe om te skakel. Spesifiek reageer die gealkaliseerde sellulose met propileenoksied onder sekere temperatuur- en druktoestande, en die aktiewe epoksiegroepe in propileenoksied word aan die molekulêre ketting van sellulose verbind deur middel van 'n ring-opening addisiereaksie om 'n hidroksipropielsubstituent te vorm. Hierdie proses gee HPMC goeie wateroplosbaarheid en verdikkingsvermoë.
4. Metielchloried (CH3Cl)
Metielchloried is nog 'n belangrike veretheringsmiddel wat gebruik word om die hidroksielgroepe van sellulose in metoksielgroepe om te skakel. Metielchloried reageer met die hidroksielgroepe op die sellulose molekulêre ketting deur 'n nukleofiele substitusiereaksie om metielsellulose te produseer. Deur hierdie metileringsreaksie verkry HPMC goeie hidrofobisiteit, wat veral uitstekende oplosbaarheid in sommige organiese oplosmiddels toon. Daarbenewens verbeter die bekendstelling van metoksiegroepe die filmvormende eienskap en chemiese stabiliteit van HPMC verder.
5. Water
Water, as 'n oplosmiddel en reaksiemedium, loop deur die hele HPMC-produksieproses. In die alkaliserings- en veretheringsreaksies help water nie net om natriumhidroksied op te los en die hidrasietoestand van sellulose aan te pas nie, maar neem ook deel aan die regulering van reaksiehitte om temperatuurbeheer regdeur die reaksieproses te verseker. Die suiwerheid van water het 'n belangrike invloed op die kwaliteit van HPMC, en hoë-suiwer gedeïoniseerde water of gedistilleerde water word gewoonlik vereis.
6. Organiese oplosmiddels
In die produksieproses van HPMC kan sommige prosesstappe ook die gebruik van sommige organiese oplosmiddels vereis, soos metanol of etanol. Hierdie oplosmiddels word soms gebruik om die viskositeit van die reaksiestelsel aan te pas, die vorming van reaksiebyprodukte te verminder of spesifieke chemiese reaksies te bevorder. Die keuse van organiese oplosmiddel moet bepaal word volgens die behoeftes van die produksieproses en die toediening van die finale produk.
7. Ander bykomstighede
Benewens bogenoemde hoofgrondstowwe, kan in die werklike produksieproses sommige hulpmateriale en bymiddels, soos katalisators, stabiliseerders, ens., gebruik word om die reaksiedoeltreffendheid te verbeter, die reaksietempo te beheer of die fisiese en chemiese eienskappe te verbeter van die finale produk.
8. Hoofstappe van die produksieproses
Die belangrikste prosesstappe vir die vervaardiging van HPMC kan in drie dele verdeel word: alkalisering, eterifikasie en neutralisasiebehandeling. Eerstens reageer sellulose met natriumhidroksied om alkaliese te maak om alkaliese sellulose te vorm. Dan vind verethering plaas in die reaksie van alkali-sellulose met propileenoksied en metielchloried om hidroksipropiel- en metoksi-gesubstitueerde sellulose-eters te vorm. Laastens, deur neutralisasiebehandeling, was, droog en ander prosesse, word HPMC-produkte met spesifieke oplosbaarheid, viskositeit en ander eienskappe verkry.
9. Die effek van grondstof kwaliteit op die prestasie van HPMC produkte
Verskillende grondstofbronne en suiwerheid het 'n beduidende impak op die kwaliteit en werkverrigting van die finale HPMC. Byvoorbeeld, die suiwerheid en molekulêre gewig verspreiding van sellulose grondstowwe sal die viskositeit en oplosbaarheid van HPMC beïnvloed; die dosis- en reaksietoestande van propileenoksied en metielchloried sal die graad van hidroksipropiel- en metoksisubstitusie bepaal, wat dus die verdikkingseffek en filmvormende eienskappe van die produk beïnvloed. Daarom is die seleksie en gehaltebeheer van grondstowwe deurslaggewend tydens die produksieproses.
Die belangrikste grondstowwe van hidroksipropielmetielsellulose (HPMC) sluit sellulose, natriumhidroksied, propileenoksied, metielchloried en water in. Deur 'n reeks komplekse chemiese reaksies word hierdie grondstowwe omgeskakel in 'n funksionele materiaal met wye toepassingswaarde. Die toepassingsreeks van HPMC dek baie velde soos medisyne, boumateriaal en voedsel. Sy goeie fisiese en chemiese eienskappe maak dit onontbeerlik in baie industrieë.
Postyd: 30-Sep-2024