Хидроксипропил метилцелулозата (HPMC) е важно полусинтетично целулозно етерно съединение, което се използва широко в медицината, строителните материали, храните, покритията и други индустрии. HPMC има добро сгъстяване, емулгиране, филмообразуване, овлажняване, стабилизиране и други свойства, така че има важна стойност за приложение в много области. Основните суровини за производството на HPMC включват целулоза, натриев хидроксид, пропилей оксид, метил хлорид и вода.
1. Целулоза
Целулозата е основната основна суровина за HPMC, обикновено получена от естествени растителни влакна като памук и дърво. Целулозата е най-разпространеният естествен органичен полимер на земята. Неговата молекулярна структура е дълговерижен полизахарид, съставен от глюкозни единици, свързани с β-1,4-гликозидни връзки. Самата целулоза е неразтворима във вода и няма добра химическа реактивност. Следователно са необходими серия от процеси на химическа модификация, за да се подобри неговата разтворимост и функционалност за получаване на различни целулозни етерни продукти.
2. Натриев хидроксид (NaOH)
Натриевият хидроксид, известен още като сода каустик, е силно алкално съединение, което играе важна роля като алкализатор в производствения процес на HPMC. В ранния етап на производство целулозата реагира с разтвор на натриев хидроксид, за да активира хидроксилните групи на целулозната молекулна верига, като по този начин осигурява реакционни места за последващата реакция на етерификация. Тази стъпка се нарича още „реакция на алкализиране“. Алкализираната целулоза претърпява определени структурни промени, което я прави по-лесно да реагира с последващи химични реагенти (като пропилей оксид и метил хлорид).
3. Пропиленов оксид (C3H6O)
Пропиленовият оксид е един от ключовите етерифициращи агенти в производството на HPMC, използван главно за превръщане на хидроксилните групи в целулозата в хидроксипропилови групи. По-конкретно, алкализираната целулоза реагира с пропиленов оксид при определени условия на температура и налягане и активните епоксидни групи в пропиленовия оксид са свързани към молекулярната верига на целулозата чрез реакция на добавяне на отваряне на пръстена, за да образуват хидроксипропилов заместител. Този процес дава на HPMC добра разтворимост във вода и способност за сгъстяване.
4. Метил хлорид (CH3Cl)
Метилхлоридът е друг важен етерифициращ агент, използван за превръщане на хидроксилните групи на целулозата в метоксилни групи. Метилхлоридът реагира с хидроксилните групи на целулозната молекулярна верига чрез реакция на нуклеофилно заместване, за да се получи метил целулоза. Чрез тази реакция на метилиране HPMC придобива добра хидрофобност, особено показвайки отлична разтворимост в някои органични разтворители. В допълнение, въвеждането на метокси групи допълнително подобрява свойството за образуване на филм и химическата стабилност на HPMC.
5. Вода
Водата, като разтворител и реакционна среда, преминава през целия производствен процес на HPMC. В реакциите на алкализиране и етерификация водата не само помага за разтварянето на натриевия хидроксид и регулирането на състоянието на хидратация на целулозата, но също така участва в регулирането на реакционната топлина, за да осигури контрол на температурата през целия реакционен процес. Чистотата на водата има важно влияние върху качеството на HPMC и обикновено се изисква дейонизирана вода с висока чистота или дестилирана вода.
6. Органични разтворители
В производствения процес на HPMC, някои етапи на процеса може също да изискват използването на някои органични разтворители, като метанол или етанол. Тези разтворители понякога се използват за регулиране на вискозитета на реакционната система, намаляване на образуването на странични продукти от реакцията или насърчаване на специфични химични реакции. Изборът на органичен разтворител трябва да се определи според нуждите на производствения процес и приложението на крайния продукт.
7. Други спомагателни материали
В допълнение към горните основни суровини, в действителния производствен процес могат да се използват някои спомагателни материали и добавки, като катализатори, стабилизатори и т.н., за да се подобри ефективността на реакцията, да се контролира скоростта на реакцията или да се подобрят физичните и химичните свойства на крайния продукт.
8. Основни етапи на производствения процес
Основните етапи на процеса за производство на HPMC могат да бъдат разделени на три части: алкализиране, етерификация и неутрализация. Първо, целулозата реагира с натриев хидроксид, за да се алкализира, за да образува алкална целулоза. След това се получава етерификация при реакцията на алкална целулоза с пропилей оксид и метил хлорид, за да се образуват хидроксипропил и метокси заместени целулозни етери. Накрая, чрез обработка на неутрализация, измиване, сушене и други процеси се получават HPMC продукти със специфична разтворимост, вискозитет и други характеристики.
9. Ефектът на качеството на суровината върху производителността на HPMC продуктите
Различните източници на суровини и чистота имат значително влияние върху качеството и производителността на крайния HPMC. Например, чистотата и разпределението на молекулното тегло на целулозните суровини ще повлияят на вискозитета и разтворимостта на HPMC; дозировката и реакционните условия на пропилей оксид и метил хлорид ще определят степента на хидроксипропил и метокси заместване, като по този начин влияят на сгъстяващия ефект и филмообразуващите свойства на продукта. Следователно изборът и контролът на качеството на суровините са от решаващо значение по време на производствения процес.
Основните суровини за хидроксипропил метилцелулоза (НРМС) включват целулоза, натриев хидроксид, пропилей оксид, метил хлорид и вода. Чрез поредица от сложни химични реакции тези суровини се превръщат във функционален материал с широко приложение. Обхватът на приложение на HPMC обхваща много области като медицина, строителни материали и храна. Добрите му физични и химични свойства го правят незаменим в много отрасли.
Време на публикуване: 30 септември 2024 г