Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) هو مركب الأثير شبه التوافقي شبه التوافقي ، والذي يستخدم على نطاق واسع في الطب ، مواد البناء ، المواد الغذائية ، الطلاء وغيرها من الصناعات. HPMC لديها سماكة جيدة ، استحلاب ، تشكيل الأفلام ، ترطيب ، الاستقرار وغيرها من الخصائص ، لذلك لديها قيمة تطبيق مهمة في العديد من المجالات. تشمل المواد الخام الرئيسية لإنتاج HPMC السليلوز ، هيدروكسيد الصوديوم ، أكسيد البروبيلين ، كلوريد الميثيل والماء.
1. السليلوز
السليلوز هو المادة الخام الأساسية الرئيسية لـ HPMC ، والتي عادة ما تكون مستمدة من ألياف النبات الطبيعية مثل القطن والخشب. السليلوز هو البوليمر العضوي الطبيعي الأكثر وفرة على الأرض. هيكلها الجزيئي هو السكاريد طويل السلسلة يتكون من وحدات الجلوكوز متصلة بواسطة روابط -1،4-glycosidic. السليلوز نفسه غير قابل للذوبان في الماء وليس لديه تفاعل كيميائي جيد. لذلك ، هناك حاجة إلى سلسلة من عمليات التعديل الكيميائي لتعزيز قابليتها للذوبان ووظائفها لإعداد مختلف منتجات الأثير السليلوز.
2. هيدروكسيد الصوديوم (هيدروكسيد الصوديوم)
هيدروكسيد الصوديوم ، المعروف أيضًا باسم الصودا الكاوية ، هو مركب قلوي قوي يلعب دورًا مهمًا كقلوية في عملية إنتاج HPMC. في المرحلة المبكرة من الإنتاج ، يتفاعل السليلوز مع محلول هيدروكسيد الصوديوم لتنشيط مجموعات الهيدروكسيل على السلسلة الجزيئية السليلوز ، وبالتالي توفير مواقع التفاعل لتفاعل الأثير اللاحق. وتسمى هذه الخطوة أيضا "رد فعل القلوية". يخضع السليلوز القلوي لبعض التغييرات الهيكلية ، مما يسهل الرد مع الكواشف الكيميائية اللاحقة (مثل أكسيد البروبيلين وكلوريد الميثيل).
3. أكسيد البروبيلين (C3H6O)
أكسيد البروبيلين هو أحد عوامل الإثيريت الرئيسية في إنتاج HPMC ، ويستخدم بشكل أساسي لتحويل مجموعات الهيدروكسيل في السليلوز إلى مجموعات هيدروكسي بروبيل. على وجه التحديد ، تتفاعل السليلوز القلوي مع أكسيد البروبيلين في ظل بعض ظروف درجة الحرارة والضغط ، وترتبط مجموعات الايبوكسي النشطة في أكسيد البروبيلين بالسلسلة الجزيئية من السليلوز من خلال تفاعل إضافة حلقة لتشكيل بديل هيدروكسي بروبيل. هذه العملية تعطي HPMC ذوبان المياه الجيدة وقدرة السماكة.
4. كلوريد الميثيل (CH3CL)
كلوريد الميثيل هو عامل الأثير مهم آخر يستخدم لتحويل مجموعات الهيدروكسيل من السليلوز إلى مجموعات الميثوكسيل. يتفاعل كلوريد الميثيل مع مجموعات الهيدروكسيل على السلسلة الجزيئية السليلوز من خلال تفاعل استبدال النواة لإنتاج السليلوز الميثيل. من خلال تفاعل المثيلة هذا ، يكتسب HPMC مسعورًا جيدًا ، وخاصةً إظهار قابلية للذوبان الممتازة في بعض المذيبات العضوية. بالإضافة إلى ذلك ، يؤدي إدخال مجموعات الميثوكسي إلى تحسين الممتلكات المكونة للأفلام والاستقرار الكيميائي لـ HPMC.
5. الماء
يمر الماء ، باعتباره وسيط المذيب وتفاعل التفاعل ، خلال عملية إنتاج HPMC بأكملها. في تفاعلات القلوية وإثارة الأثير ، لا يساعد الماء فقط في إذابة هيدروكسيد الصوديوم وضبط حالة ترطيب السليلوز ، ولكن يشارك أيضًا في تنظيم حرارة التفاعل لضمان التحكم في درجة الحرارة خلال عملية التفاعل. إن نقاء الماء له تأثير مهم على جودة HPMC ، وعادة ما يكون مطلوب الماء منزوع الأيونات أو الماء المقطر عالي النقاء.
6. المذيبات العضوية
في عملية إنتاج HPMC ، قد تتطلب بعض خطوات العملية أيضًا استخدام بعض المذيبات العضوية ، مثل الميثانول أو الإيثانول. تُستخدم هذه المذيبات أحيانًا لضبط لزوجة نظام التفاعل ، أو تقليل تكوين منتجات التفاعل الثانوية ، أو تعزيز التفاعلات الكيميائية المحددة. يجب تحديد اختيار المذيب العضوي وفقًا لاحتياجات عملية الإنتاج وتطبيق المنتج النهائي.
7. مواد مساعدة أخرى
بالإضافة إلى المواد الخام الرئيسية المذكورة أعلاه ، في عملية الإنتاج الفعلية ، يمكن استخدام بعض المواد والإضافات الإضافية ، مثل المحفزات ، والمثبتات ، وما إلى ذلك ، لتحسين كفاءة التفاعل ، والتحكم في معدل التفاعل أو تحسين الخواص الفيزيائية والكيميائية للمنتج النهائي.
8. الخطوات الرئيسية لعملية الإنتاج
يمكن تقسيم خطوات العملية الرئيسية لإنتاج HPMC إلى ثلاثة أجزاء: القلوية ، والمعالجة الأثير ومعالجة التحييد. أولاً ، يتفاعل السليلوز مع هيدروكسيد الصوديوم لتشكيل السليلوز القلوي. بعد ذلك ، يحدث الأثير في تفاعل السليلوز القلوي مع أكسيد البروبيلين وكلوريد الميثيل لتشكيل إيثرات الهيدروكسي بروبيل وميثوكسي السليلوز البديل. أخيرًا ، من خلال معالجة التحييد ، والغسيل ، والتجفيف وغيرها من العمليات ، يتم الحصول على منتجات HPMC ذات القابلية للذوبان المحددة واللزوجة والخصائص الأخرى.
9. تأثير جودة المواد الخام على أداء منتجات HPMC
مصادر المواد الخام المختلفة والنقاء لها تأثير كبير على جودة وأداء HPMC النهائي. على سبيل المثال ، سيؤثر التوزيع النقاء والوزن الجزيئي للمواد الخام السليلوز على لزوجة وذوبان HPMC ؛ ستحدد جرعة وتفاعل تفاعل أكسيد البروبيلين وكلوريد الميثيل درجة استبدال هيدروكسي بروبيل واستبدال الميثوكسي ، مما يؤثر على تأثير سماكة وخصائص تكوين الأفلام للمنتج. لذلك ، فإن اختيار ومراقبة الجودة للمواد الخام حاسمة أثناء عملية الإنتاج.
تشمل المواد الخام الرئيسية لهيدروكسي بروبيل ميثيل سيلولوز (HPMC) السليلوز ، هيدروكسيد الصوديوم ، أكسيد البروبيلين ، كلوريد الميثيل والماء. من خلال سلسلة من التفاعلات الكيميائية المعقدة ، يتم تحويل هذه المواد الخام إلى مادة وظيفية ذات قيمة تطبيق واسعة. يغطي نطاق تطبيق HPMC العديد من الحقول مثل الطب ومواد البناء والطعام. خصائصها الفيزيائية والكيميائية الجيدة تجعلها لا غنى عنها في العديد من الصناعات.
وقت النشر: SEP-30-2024