Hidroksipropil metilceluloza (HPMC) je važno polusintetičko jedinjenje etera celuloze, koje se široko koristi u medicini, građevinskim materijalima, hrani, premazima i drugim industrijama. HPMC ima dobra svojstva za zgušnjavanje, emulzifikaciju, stvaranje filma, hidrataciju, stabilizaciju i druga svojstva, tako da ima važnu primjenu u mnogim poljima. Glavne sirovine za proizvodnju HPMC uključuju celulozu, natrijum hidroksid, propilen oksid, metil hlorid i vodu.
1. Celuloza
Celuloza je glavna osnovna sirovina HPMC-a, obično se dobiva od prirodnih biljnih vlakana kao što su pamuk i drvo. Celuloza je najzastupljeniji prirodni organski polimer na zemlji. Njegova molekularna struktura je dugolančani polisaharid sastavljen od jedinica glukoze povezanih β-1,4-glikozidnim vezama. Celuloza je sama po sebi nerastvorljiva u vodi i nema dobru hemijsku reaktivnost. Stoga je potreban niz procesa kemijske modifikacije kako bi se poboljšala njegova rastvorljivost i funkcionalnost za pripremu različitih proizvoda od celuloznog etera.
2. Natrijum hidroksid (NaOH)
Natrijum hidroksid, takođe poznat kao kaustična soda, je jako alkalno jedinjenje koje igra važnu ulogu kao alkalizator u procesu proizvodnje HPMC. U ranoj fazi proizvodnje, celuloza reaguje sa rastvorom natrijum hidroksida kako bi aktivirala hidroksilne grupe na molekularnom lancu celuloze, obezbeđujući tako reakciona mesta za sledeću reakciju eterifikacije. Ovaj korak se također naziva "reakcija alkalizacije". Alkalizirana celuloza prolazi kroz određene strukturne promjene, što olakšava reakciju s naknadnim kemijskim reagensima (kao što su propilen oksid i metil hlorid).
3. propilen oksid (C3H6O)
Propilen oksid je jedan od ključnih agenasa za eterifikaciju u proizvodnji HPMC, koji se uglavnom koristi za pretvaranje hidroksilnih grupa u celulozi u hidroksipropilne grupe. Konkretno, alkalizirana celuloza reagira s propilen oksidom pod određenim uvjetima temperature i tlaka, a aktivne epoksi grupe u propilen oksidu su povezane s molekularnim lancem celuloze kroz reakciju adicije otvaranja prstena kako bi se formirao hidroksipropilni supstituent. Ovaj proces daje HPMC dobru rastvorljivost u vodi i sposobnost zgušnjavanja.
4. Metil hlorid (CH3Cl)
Metil hlorid je još jedan važan agens za eterifikaciju koji se koristi za pretvaranje hidroksilnih grupa celuloze u metoksilne grupe. Metil hlorid reaguje sa hidroksilnim grupama na molekularnom lancu celuloze kroz reakciju nukleofilne supstitucije da bi se dobila metil celuloza. Kroz ovu reakciju metilacije, HPMC dobija dobru hidrofobnost, posebno pokazuje odličnu rastvorljivost u nekim organskim rastvaračima. Osim toga, uvođenje metoksi grupa dodatno poboljšava svojstva stvaranja filma i hemijsku stabilnost HPMC.
5. Voda
Voda, kao rastvarač i reakcioni medij, prolazi kroz cijeli HPMC proizvodni proces. U reakcijama alkalizacije i eterifikacije, voda ne samo da pomaže u otapanju natrijum hidroksida i prilagođavanju stanja hidratacije celuloze, već takođe učestvuje u regulaciji reakcione toplote kako bi se osigurala kontrola temperature tokom procesa reakcije. Čistoća vode ima važan utjecaj na kvalitet HPMC, a obično je potrebna deionizirana voda visoke čistoće ili destilovana voda.
6. Organski rastvarači
U procesu proizvodnje HPMC-a, neki procesni koraci mogu također zahtijevati upotrebu nekih organskih rastvarača, kao što su metanol ili etanol. Ovi rastvarači se ponekad koriste za podešavanje viskoziteta reakcionog sistema, smanjenje stvaranja nusproizvoda reakcije ili poticanje specifičnih hemijskih reakcija. Izbor organskog rastvarača potrebno je odrediti prema potrebama proizvodnog procesa i primjeni konačnog proizvoda.
7. Ostali pomoćni materijali
Pored navedenih glavnih sirovina, u stvarnom proizvodnom procesu, neki pomoćni materijali i aditivi, kao što su katalizatori, stabilizatori, itd., mogu se koristiti za poboljšanje efikasnosti reakcije, kontrolu brzine reakcije ili poboljšanje fizičkih i hemijskih svojstava finalnog proizvoda.
8. Glavni koraci proizvodnog procesa
Glavni procesni koraci za proizvodnju HPMC mogu se podijeliti u tri dijela: alkalizacija, eterifikacija i tretman neutralizacije. Prvo, celuloza reaguje sa natrijum hidroksidom kako bi alkalizirala i formirala alkalnu celulozu. Zatim dolazi do eterifikacije u reakciji alkalne celuloze sa propilen oksidom i metil hloridom da bi se formirali hidroksipropil i metoksi supstituisani eteri celuloze. Konačno, neutralizacijskim tretmanom, pranjem, sušenjem i drugim procesima dobijaju se HPMC proizvodi specifične rastvorljivosti, viskoziteta i drugih karakteristika.
9. Utjecaj kvaliteta sirovina na performanse HPMC proizvoda
Različiti izvori sirovina i čistoća imaju značajan uticaj na kvalitet i performanse konačnog HPMC. Na primjer, čistoća i distribucija molekulske težine celuloznih sirovina će utjecati na viskozitet i topljivost HPMC; doziranje i reakcioni uslovi propilen oksida i metil hlorida će odrediti stepen hidroksipropilne i metoksi supstitucije, čime će uticati na efekat zgušnjavanja i svojstva stvaranja filma proizvoda. Stoga je odabir i kontrola kvaliteta sirovina od ključnog značaja u procesu proizvodnje.
Glavne sirovine hidroksipropil metilceluloze (HPMC) uključuju celulozu, natrijum hidroksid, propilen oksid, metil hlorid i vodu. Kroz niz složenih hemijskih reakcija, ove sirovine se pretvaraju u funkcionalan materijal sa širokom primenljivom vrednošću. Opseg primjene HPMC-a pokriva mnoga područja kao što su medicina, građevinski materijali i hrana. Njegova dobra fizička i hemijska svojstva čine ga nezamjenjivim u mnogim industrijama.
Vrijeme objave: Sep-30-2024