Hidroxipropil metilcel·lulosa (HPMC)és un compost de polímer multifuncional soluble en aigua àmpliament utilitzat en els camps de la construcció, la medicina, la cosmètica, la indústria alimentària i el petroli. Es basa en la cel·lulosa vegetal natural i s’obté mitjançant reaccions de modificació química. Té una bona solubilitat en aigua, espessiment, formació de pel·lícules i propietats d’adhesió. La producció industrial de Kimacell®HPMC implica principalment la reacció de modificació de la cel·lulosa. Les reaccions de modificació habituals inclouen la metilació i la hidroxipropilació.
1. Matèries primeres i pretractament de HPMC
Matèries primeres de cel·lulosa: la producció de HPMC comença amb la cel·lulosa natural. Les fonts comunes inclouen fibres vegetals com la polpa de fusta, el cotó i el cànem. Per tal d’assegurar el progrés fluix de les reaccions posteriors, la cel·lulosa sol ser prèviament pretracta per eliminar les impureses i augmentar l’activitat de reacció.
Passos de pretractament: El pretractament de la cel·lulosa inclou generalment passos com el rentat, l'assecat i la trituració per processar la cel·lulosa en forma granular o en pols per a reaccions químiques posteriors.
2. Procés de síntesi de HPMC
El procés de síntesi de HPMC inclou principalment reaccions de metilació i hidroxipropilació, que es realitzen en condicions alcalines. El procés de producció específic inclou els passos següents:
Activació de la cel·lulosa: Per facilitar la reaccionar la cel·lulosa, normalment és necessari tractar la cel·lulosa amb una solució alcalina com l’hidròxid de sodi (NaOH) per obtenir una matriu de cel·lulosa inflada. En aquesta fase, la cristalinitat de la cel·lulosa disminueix i l'estructura es fa més solta, cosa que és útil per a la posterior modificació química.
Reacció de metilació: La reacció de metilació modifica la molècula de cel·lulosa introduint un grup de metil (-CH₃). Els agents de metilació utilitzats habitualment són el clorur de metil (ch₃cl) o el cloroform (chcl₃). En presència d’hidròxid de sodi, l’agent metilat reacciona amb la cel·lulosa per substituir alguns dels grups hidroxil (-oh) a la molècula de cel·lulosa amb grups metil (-CH₃), formant així cel·lulosa de metil.
Reacció d’hidroxipropilació: Després de completar la metilació, l’òxid de propilè (PO) s’utilitza normalment com a reactant per introduir un grup hidroxipropil (-CH₂CH (OH) CH₃). La reacció es realitza en condicions alcalines. La reacció d’hidroxipropilació substitueix alguns dels grups de metoxi de la molècula de cel·lulosa per grups hidroxipropil, formant així HPMC.
Control de reacció: Durant tot el procés de reacció, cal controlar amb precisió la temperatura, el temps i la relació dels reactants per garantir que el pes molecular, el grau d’hidroxipropilació i el grau de metilació de Kimacell®HPMC compleixin els requisits del producte. En general, la temperatura de reacció es controla entre 30 i 80 ° C, i el temps de reacció oscil·la entre diverses hores i més de deu hores.
Neutralització i purificació: Un cop finalitzada la reacció, el producte ha de ser neutralitzat i purificat, normalment afegint àcid (com l’àcid acètic, l’àcid clorhídric, etc.) per neutralitzar les substàncies alcalines. Els passos de purificació inclouen el rentat, el filtratge, l’assecat i altres processos per eliminar les matèries primeres, dissolvents i subproductes no reaccionats.
3. Assecat i envasos de productes
Assecat: el HPMC purificat sol existir en forma de pols soluble en aigua i cal eliminar la humitat mitjançant assecat en polvorització, assecat al buit i altres mètodes. El producte sec ha de mantenir un baix contingut d’humitat, normalment controlat per sota del 5%, per evitar que el producte s’enganxi i s’enganxi.
Embalatge: el HPMC sec es basa en forma de pols i el procés d’envasament requereix un tractament a prova d’humitat. Normalment s’envasa en bosses de polietilè, bosses de paper o bosses compostes per a un fàcil transport i emmagatzematge.
4. Control de qualitat i estàndards de producte
En el procés de producció de HPMC, és fonamental un control estricte de qualitat. La qualitat de l’HPMC no depèn només de la qualitat de les matèries primeres, sinó també de factors com les condicions de reacció i els processos de post-processament. Els fabricants solen realitzar inspeccions de qualitat segons els estàndards internacionals i regionals. Els indicadors comuns de qualitat inclouen:
Solubilitat: HPMC hauria de tenir una bona solubilitat en aigua i la taxa de solubilitat i taxa de dissolució ha de complir els requisits especificats.
Viscositat: La viscositat de l’HPMC afecta directament el seu efecte d’aplicació i diferents productes tenen requisits de viscositat diferents. Els mètodes de prova de viscositat habituals inclouen el mètode de viscositat de Brookfield.
Puresa i impureses: el contingut d’impuresa dels productes HPMC s’ha de controlar dins del rang especificat per assegurar l’elevada puresa del producte.
Mida de partícules: depenent de les necessitats de diferents camps d'aplicació, la mida de les partícules de HPMC pot variar i els productes de pols fina o granulars tindran escenaris d'aplicació diferents.
5. Camps d'aplicació de HPMC
L’HPMC s’utilitza àmpliament en moltes indústries i té un valor comercial important.
Indústria de la construcció: l’HPMC s’utilitza àmpliament com a agent d’espessador i de retenció d’aigua en materials de construcció com morter de ciment, morter sec i adhesius de rajoles, que poden millorar el rendiment de la construcció i la retenció d’aigua de materials.
Indústria farmacèutica: HPMC té aplicacions importants en el camp farmacèutic com a closques de càpsula, adhesius de tauletes i portadors de medicaments per alliberament controlat.
Indústria alimentària: En els aliments, HPMC s’utilitza com a espessidor, estabilitzador, emulsionant, etc., que pot millorar la textura i el gust dels aliments.
Indústria de cosmètica: HPMC s’utilitza com a agent espessidor i formador de pel·lícules en cosmètics i s’utilitza en la fabricació de productes com locions i cremes.
Altres camps: Kimacell®HPMC també s’utilitza àmpliament en indústries com el petroli, els tèxtils, el paper i els recobriments.
La producció industrial deHpmcTransforma la cel·lulosa natural en un compost de polímer soluble en aigua amb propietats multifuncionals mitjançant una sèrie de reaccions de modificació química. Controlant amb precisió les condicions de reacció i els processos de post-tractament, es poden obtenir productes HPMC que compleixen diferents requisits d'aplicació. Amb l’aplicació generalitzada de HPMC, cada cop més investigacions i innovacions tecnològiques continuaran promovent la millora del seu procés de producció i la qualitat del producte.
Posada Posada: 27 de gener de 2015