طريقة الإنتاج الصناعي لهيدروكسي بروبيل ميثيل سيلولوز (HPMC)

هيدروكسي بروبيل ميثيل سيلولوز (HPMC)هو مركب البوليمر متعدد القابلة للذوبان في الماء متعدد الوظائف يستخدم على نطاق واسع في مجالات البناء والطب ومستحضرات التجميل والصناعة الغذائية والبترول. يعتمد على السليلوز النباتي الطبيعي ويتم الحصول عليه من خلال تفاعلات التعديل الكيميائي. لديها قابلية ذوبان ماء جيد ، سماكة ، تشكيل الأفلام والالتصاق خصائص. يتضمن الإنتاج الصناعي لـ Kimacell®HPMC أساسًا تفاعل تعديل السليلوز. تشمل تفاعلات التعديل الشائعة مثيلة وهيدروكسي بروبيل.

1. المواد الخام وعلاج HPMC

المواد الخام السليلوز: يبدأ إنتاج HPMC مع السليلوز الطبيعي. تشمل المصادر الشائعة الألياف النباتية مثل لب الخشب والقطن والقنب. من أجل ضمان التقدم السلس للتفاعلات اللاحقة ، يحتاج السليلوز عادة إلى معالجة الشوائب وزيادة نشاط التفاعل.

خطوات المعالجة: يتضمن المعالجة السليلوز بشكل عام خطوات مثل الغسيل والتجفيف والسحق لمعالجة السليلوز في شكل محبب أو مسحوق للتفاعلات الكيميائية اللاحقة.

2. عملية توليف HPMC

تشمل عملية توليف HPMC بشكل رئيسي تفاعلات مثيلة وهيدروكسي بروبيل ، والتي يتم تنفيذها في ظل ظروف القلوية. تتضمن عملية الإنتاج المحددة الخطوات التالية:

تنشيط السليلوز: من أجل جعل السليلوز أسهل في التفاعل كيميائيًا ، من الضروري عادةً علاج السليلوز بمحلول قلوي مثل هيدروكسيد الصوديوم (NAOH) للحصول على مصفوفة السليلوز المتورمة. في هذه المرحلة ، تنخفض بلورة السليلوز ويصبح الهيكل أكثر مرونة ، وهو أمر مفيد للتعديل الكيميائي اللاحق.

تفاعل الميثيل: تفاعل الميثيل يعدل جزيء السليلوز عن طريق إدخال مجموعة الميثيل (-CH₃). عوامل الميثيل شائعة الاستخدام هي كلوريد الميثيل (CH₃CL) أو الكلوروفورم (CHCL₃). في وجود هيدروكسيد الصوديوم ، يتفاعل عامل الميثيل مع السليلوز ليحل محل بعض مجموعات الهيدروكسيل (-OH) على جزيء السليلوز مع مجموعات الميثيل (-CH₃) ، وبالتالي تشكيل السليلوز الميثيل.

تفاعل هيدروكسي بروبيل: بعد اكتمال مثيلة ، عادةً ما يستخدم أكسيد البروبيلين (PO) كمفاعل لإدخال مجموعة هيدروكسي بروبيل (-ch₂ch (OH) CH₃). يتم رد الفعل في ظل الظروف القلوية. يستبدل تفاعل هيدروكسي بروبيل بعض مجموعات الميثوكسي على جزيء السليلوز مع مجموعات الهيدروكسي بروبيل ، وبالتالي تشكيل HPMC.

التحكم في التفاعل: أثناء عملية التفاعل بأكملها ، يجب التحكم في درجة الحرارة والوقت ونسبة المواد المتفاعلة بدقة لضمان تلبية الوزن الجزيئي ودرجة الهيدروكسي بروبيل ودرجة مثيلة Kimacell®HPMC لمتطلبات المنتج. بشكل عام ، يتم التحكم في درجة حرارة التفاعل بين 30 و 80 درجة مئوية ، وتتراوح وقت التفاعل من عدة ساعات إلى أكثر من عشر ساعات.

التحييد والتنقية: بعد اكتمال التفاعل ، يجب تحييد المنتج وتنقيته ، عادةً عن طريق إضافة الحمض (مثل حمض الأسيتيك ، حمض الهيدروكلوريك ، إلخ) لتحييد المواد القلوية الزائدة. تشمل خطوات التنقية الغسيل والتصفية والتجفيف وغيرها من العمليات لإزالة المواد الخام غير المتفاعلة والمذيبات والمنتجات الثانوية.

3. تجفيف المنتج والتعبئة

التجفيف: عادةً ما يكون HPMC النقي موجودًا في شكل مسحوق قابل للذوبان في الماء ، ويجب إزالة الرطوبة عن طريق تجفيف الرش ، تجفيف الفراغ وطرق أخرى. يجب أن يحافظ المنتج المجفف على محتوى منخفض الرطوبة ، وعادة ما يتم التحكم فيه أقل من 5 ٪ ، لمنع المنتج من التزوير والانتهاك.

التغليف: يتم تعبئة HPMC المجفف في شكل مسحوق ، وتتطلب عملية التغليف معالجة مقاومة للرطوبة. عادة ما يتم تعبئتها في أكياس البولي إيثيلين أو الأكياس الورقية أو الأكياس المركبة لسهولة النقل والتخزين.

4. مراقبة الجودة ومعايير المنتج

في عملية إنتاج HPMC ، يعد مراقبة الجودة الصارمة ضرورية. لا تعتمد جودة HPMC فقط على جودة المواد الخام ، ولكن أيضًا على عوامل مثل ظروف التفاعل وعمليات ما بعد المعالجة. عادة ما يقوم المصنعون بعمليات تفتيش عالية الجودة وفقًا للمعايير الدولية والإقليمية. تشمل مؤشرات الجودة الشائعة:

الذوبان: يجب أن يكون لدى HPMC قابلية ذوبان ماء جيد ، ويحتاج معدل الذوبان وحل الذوبان إلى تلبية المتطلبات المحددة.

اللزوجة: تؤثر لزوجة HPMC بشكل مباشر على تأثير التطبيق ، والمنتجات المختلفة لها متطلبات لزوجة مختلفة. تشمل طرق اختبار اللزوجة الشائعة طريقة لزوجة بروكفيلد.

النقاء والشوائب: يجب التحكم في محتوى الشوائب في منتجات HPMC ضمن النطاق المحدد لضمان نقاء المنتج العالي.

حجم الجسيمات: اعتمادًا على احتياجات حقول التطبيق المختلفة ، قد يختلف حجم الجسيمات لـ HPMC ، وسيكون للمسحوق الدقيق أو المنتجات الحبيبية سيناريوهات تطبيق مختلفة.

5. حقول التطبيق من HPMC

يستخدم HPMC على نطاق واسع في العديد من الصناعات وله قيمة تجارية مهمة.

صناعة البناء: يستخدم HPMC على نطاق واسع كعامل مثخن واحتفاظ بالماء في مواد البناء مثل هاون الأسمنت ، والمواد اللاصقة الملاطية الجافة والبلاط ، والتي يمكن أن تحسن أداء البناء والاحتفاظ بالماء للمواد.

صناعة الأدوية: لدى HPMC تطبيقات مهمة في المجال الصيدلاني كأصداح كبسولة ، مواد لاصقة لأجهزة الكمبيوتر اللوحي وناقلات الأدوية التي يتم التحكم فيها.

صناعة المواد الغذائية: في الطعام ، يتم استخدام HPMC كمثخن ، مثبت ، مستحلب ، وما إلى ذلك ، والذي يمكن أن يحسن نسيج وطعم الطعام.

صناعة مستحضرات التجميل: يتم استخدام HPMC كعامل مثخن وتكوين الأفلام في مستحضرات التجميل ، ويستخدم في تصنيع المنتجات مثل المستحضرات والكريمات.

حقول أخرى: يستخدم Kimacell®HPMC أيضًا على نطاق واسع في الصناعات مثل البترول والمنسوجات والورق والطلاء.

الإنتاج الصناعي لHPMCيحول السليلوز الطبيعي إلى مركب البوليمر القابل للذوبان في الماء مع خصائص متعددة الوظائف من خلال سلسلة من تفاعلات التعديل الكيميائي. من خلال التحكم بدقة في ظروف التفاعل وعمليات ما بعد العلاج ، يمكن الحصول على منتجات HPMC التي تلبي متطلبات التطبيق المختلفة. من خلال التطبيق الواسع النطاق لـ HPMC ، سيستمر المزيد والمزيد من البحث والابتكارات التكنولوجية في تعزيز تحسين عملية الإنتاج وجودة المنتج.