От какво се прави хидроксипропил метилцелулоза

Хидроксипропил метилцелулоза (HPMC) е полусинтетичен полимер, който се използва в широк спектър от индустрии, включително строителство, храни, фармацевтични продукти и продукти за лична хигиена. Ценен е заради способността си да подобрява реологичните свойства на формулировките, както и съвместимостта си с други съставки и ниската си токсичност. За да разберете как се произвежда HPMC, е важно първо да разберете структурата и свойствата на целулозата.

Целулозата е дълга верига от глюкозни молекули, която се намира в клетъчните стени на растенията. Молекулите на глюкозата са свързани заедно чрез бета-1,4-гликозидни връзки, образувайки линейна верига. След това веригите се държат заедно от водородни връзки и сили на Ван дер Ваалс, за да образуват здрави, влакнести структури. Целулозата е най-разпространеното органично съединение на земята и се използва в широк спектър от приложения, включително хартия, текстил и строителни материали.

Докато целулозата има много полезни свойства, тя често е твърде твърда и неразтворима, за да се използва в много формулировки. За да преодолеят тези ограничения, учените са разработили редица модифицирани целулозни производни, включително HPMC. HPMC се получава чрез модифициране на естествената целулоза чрез поредица от химични реакции.

Първата стъпка в производството на HPMC е получаването на целулозния изходен материал. Това може да стане чрез извличане на целулоза от растителни източници като дървесна маса, памук или бамбук. След това целулозата се обработва с алкален разтвор, като натриев хидроксид или калиев хидроксид, за да се отстранят примесите и да се разградят целулозните влакна на по-малки частици. Този процес е известен като мерсеризация и прави целулозата по-реактивна и по-лесна за модифициране.

След мерсеризация, целулозата реагира със смес от пропилей оксид и метил хлорид, за да се въведат хидроксипропил и метилови групи върху целулозния скелет. Хидроксипропиловите групи се добавят за подобряване на разтворимостта и свойствата за задържане на вода на целулозата, докато метиловите групи се добавят за повишаване на стабилността и намаляване на реактивността на целулозата. Реакцията обикновено се провежда в присъствието на катализатор, като натриев хидроксид или калиев хидроксид, и при контролирани условия на температура, налягане и време за реакция.

Степента на заместване (DS) на HPMC се отнася до броя на хидроксипропиловите и метиловите групи, които са въведени върху целулозния скелет. DS може да варира в зависимост от желаните свойства на HPMC и конкретното приложение, за което се използва. Обикновено по-високите стойности на DS водят до HPMC с по-нисък вискозитет и по-бързи скорости на разтваряне, докато по-ниските стойности на DS водят до HPMC с по-висок вискозитет и по-бавни скорости на разтваряне.

След като реакцията приключи, полученият продукт се пречиства и изсушава, за да се получи НРМС прах. Процесът на пречистване включва отстраняване на всякакви нереагирали химикали, остатъчни разтворители и други примеси от HPMC. Това обикновено се прави чрез комбинация от стъпки на измиване, филтриране и сушене.

Крайният продукт е бял до почти бял прах без мирис и вкус. HPMC е разтворим във вода и много органични разтворители и може да образува гелове, филми и други структури в зависимост от условията на употреба. Това е нейонен полимер, което означава, че не носи никакъв електрически заряд и обикновено се счита за нетоксичен и безопасен за употреба в широк спектър от приложения.

HPMC се използва в широка гама от формулировки, включително бои, лепила, уплътнители, фармацевтични продукти и хранителни продукти. В строителни приложения HPMC често се използва като сгъстител, свързващо вещество и филмообразуващ агент в продукти на основата на цимент и гипс, като хоросан, фугиращи смеси и смеси за фуги.