دراسة مراقبة جودة الهيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز

وفقًا للوضع الحالي لإنتاج HPMC في بلدي، يتم تحليل العوامل التي تؤثر على جودة هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز، وعلى هذا الأساس، تتم مناقشة ودراسة كيفية تحسين مستوى جودة هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز، وذلك للدخول في الإنتاج.

الكلمات الرئيسية:هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز. جودة؛ يتحكم؛ بحث

هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز (HPMC) عبارة عن إيثر سليلوز مختلط غير أيوني قابل للذوبان في الماء مصنوع من القطن والخشب وإثره بأكسيد البروبيلين وكلوريد الميثيل بعد التورم القلوي. الأثير السليلوز المختلط هو المشتق المعدل من الأثير البديل المفرد له خصائص فريدة أفضل من الإيثر الأحادي الأصلي، ويمكن أن يلعب أداء أثير السليلوز بشكل أكثر شمولاً وكمالًا. من بين العديد من الإيثرات المختلطة، يعتبر هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز هو الأكثر أهمية. طريقة التحضير هي إضافة أكسيد البروبيلين إلى السليلوز القلوي. يمكن وصف HPMC الصناعي بأنه منتج عالمي. درجة استبدال مجموعة الميثيل (قيمة DS) هي 1.3 إلى 2.2، ودرجة الاستبدال المولي للهيدروكسي بروبيل هي 0.1 إلى 0.8. يتبين من البيانات المذكورة أعلاه أن محتوى وخصائص الميثيل والهيدروكسي بروبيل في HPMC مختلفة، مما يؤدي إلى لزوجة المنتج النهائي ويؤدي الاختلاف في التوحيد إلى تقلبات في جودة المنتجات النهائية لمختلف مؤسسات الإنتاج.

ينتج هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز مشتقات الأثير من خلال التفاعلات الكيميائية، والتي تحدث تغيرات عميقة في تركيبها وبنيتها وخصائصها، وخاصة قابلية ذوبان السليلوز، والتي يمكن أن تختلف وفقًا لنوع وكمية مجموعات الألكيل المدخلة. الحصول على مشتقات الأثير القابلة للذوبان في الماء، والمحلول القلوي المخفف، والمذيبات القطبية (مثل الإيثانول والبروبانول) والمذيبات العضوية غير القطبية (مثل البنزين والأثير)، مما يوسع بشكل كبير أصناف ومجالات تطبيق مشتقات السليلوز.

1. تأثير عملية قلونة الهيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز على الجودة

تعد عملية القلونة هي الخطوة الأولى في مرحلة التفاعل لإنتاج HPMC، وهي أيضًا إحدى الخطوات الأكثر أهمية. يتم تحديد الجودة المتأصلة لمنتجات HPMC إلى حد كبير من خلال عملية القلونة، وليس عملية الأثير، لأن تأثير القلونة يؤثر بشكل مباشر على تأثير الأثير.

يتفاعل هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز مع المحلول القلوي لتكوين السليلوز القلوي، وهو شديد التفاعل. في تفاعل الأثير، يرتبط التفاعل الرئيسي لعامل الأثير مع تضخم واختراق وإثرة السليلوز ومعدل التفاعلات الجانبية وانتظام التفاعل وخصائص المنتج النهائي بتكوين وتكوين السليلوز القلوي، وبالتالي فإن التركيب والخصائص الكيميائية للسليلوز القلوي هي أشياء بحثية مهمة في إنتاج إيثر السليلوز.

2. تأثير درجة الحرارة على نوعية الهيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز

في تركيز معين من محلول مائي KOH، تزداد كمية الامتزاز ودرجة انتفاخ هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز إلى قلوي مع انخفاض درجة حرارة التفاعل. على سبيل المثال، يختلف إنتاج السليلوز القلوي مع تركيز KOH: 15%، 8% عند 10°ج، و4.2% عند 5°ج. آلية هذا الاتجاه هي أن تكوين السليلوز القلوي هو عملية تفاعل طاردة للحرارة. مع ارتفاع درجة الحرارة، يتم تقليل كمية امتصاص هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز على القلويات، ولكن يتم زيادة تفاعل التحلل المائي للسليلوز القلوي بشكل كبير، وهو ما لا يفضي إلى تكوين السليلوز القلوي. يتبين مما سبق أن خفض درجة حرارة القلوية يؤدي إلى توليد السليلوز القلوي ويمنع تفاعل التحلل المائي.

3. تأثير المواد المضافة على نوعية الهيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز

في نظام المياه السليلوز-كوه، المضافة—الملح له تأثير كبير على تكوين السليلوز القلوي. عندما يكون تركيز محلول KOH أقل من 13%، فإن امتصاص السليلوز إلى القلويات لا يتأثر بإضافة ملح كلوريد البوتاسيوم. عندما يكون تركيز محلول الغسول أعلى من 13%، بعد إضافة كلوريد البوتاسيوم، فإن الامتزاز الظاهري للسليلوز إلى القلويات يزداد الامتزاز مع تركيز كلوريد البوتاسيوم، ولكن تقل قدرة الامتزاز الكلية، ويزداد امتزاز الماء بشكل كبير، وبالتالي إن إضافة الملح بشكل عام غير مواتية لقلونة السليلوز وانتفاخه، لكن الملح يمكن أن يمنع التحلل المائي وينظم النظام. وبالتالي، فإن محتوى الماء الحر يحسن تأثير القلونة والأثير.

4. تأثير عملية الإنتاج على جودة الهيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز

في الوقت الحاضر، تعتمد شركات إنتاج هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز في بلدي في الغالب عملية الإنتاج بطريقة المذيبات. يتم تنفيذ عملية تحضير وإثرة السليلوز القلوي في مذيب عضوي خامل، لذلك يجب سحق القطن المكرر للمادة الخام للحصول على مساحة سطحية أكبر وتفاعلية لضمان جودة المنتج النهائي.

أضف السليلوز المسحوق والمذيبات العضوية والمحلول القلوي إلى المفاعل، واستخدم التحريك الميكانيكي القوي عند درجة حرارة ووقت معينين للحصول على السليلوز القلوي مع قلونة موحدة وتدهور أقل. تتمتع مذيبات التخفيف العضوية (الأيزوبروبانول، التولوين، وما إلى ذلك) بخمول معين، مما يجعل هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز ينبعث منه حرارة موحدة أثناء عملية التكوين، مما يظهر تقدمًا تدريجيًا في الإطلاق، مع تقليل تفاعل التحلل المائي للسليلوز القلوي في الاتجاه المعاكس للحصول على نسبة عالية من السليلوز القلوي عالي الجودة، وعادةً ما يصل تركيز الغسول المستخدم في هذا الرابط إلى 50%.

بعد نقع السليلوز في الغسول، يتم الحصول على السليلوز القلوي منتفخ بالكامل ومتساوي القلوية. يقوم الغسول بنفخ السليلوز تناضحيًا بشكل أفضل، مما يضع أساسًا جيدًا لتفاعل الأثير اللاحق. تشمل المواد المخففة النموذجية بشكل أساسي الأيزوبروبانول والأسيتون والتولوين وما إلى ذلك. إن قابلية ذوبان الغسول ونوع المادة المخففة وظروف التحريك هي العوامل الرئيسية التي تؤثر على تكوين السليلوز القلوي. تتشكل الطبقات العلوية والسفلية عند الخلط. تتكون الطبقة العليا من الأيزوبروبانول والماء، وتتكون الطبقة السفلى من القلويات وكمية صغيرة من الأيزوبروبانول. يكون السليلوز المشتت في النظام على اتصال كامل مع الطبقات السائلة العلوية والسفلية تحت التحريك الميكانيكي. القلويات في النظام يتغير توازن الماء حتى يتكون السليلوز.

باعتباره إيثرًا مختلطًا غير أيوني من السليلوز النموذجي، فإن محتوى مجموعات هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز موجود في سلاسل جزيئية مختلفة، أي أن نسبة التوزيع لمجموعات الميثيل وهيدروكسي بروبيل تختلف على C لكل موضع حلقة الجلوكوز. إنه يتميز بقدر أكبر من التشتت والعشوائية، مما يجعل من الصعب ضمان استقرار جودة المنتج.