La hidroxipropilmetilcel·lulosa (HPMC) és un important compost d'èter de cel·lulosa semisintètic, que s'utilitza àmpliament en medicina, materials de construcció, aliments, recobriments i altres indústries. HPMC té un bon espessiment, emulsificació, formació de pel·lícules, hidratació, estabilització i altres propietats, de manera que té un valor d'aplicació important en molts camps. Les principals matèries primeres per produir HPMC inclouen cel·lulosa, hidròxid de sodi, òxid de propilè, clorur de metil i aigua.
1. Cel·lulosa
La cel·lulosa és la principal matèria primera bàsica de les HPMC, normalment derivada de fibres vegetals naturals com el cotó i la fusta. La cel·lulosa és el polímer orgànic natural més abundant a la terra. La seva estructura molecular és un polisacàrid de cadena llarga compost per unitats de glucosa connectades per enllaços β-1,4-glicosídics. La cel·lulosa en si és insoluble en aigua i no té una bona reactivitat química. Per tant, calen una sèrie de processos de modificació química per millorar la seva solubilitat i funcionalitat per preparar diversos productes d'èter de cel·lulosa.
2. Hidròxid de sodi (NaOH)
L'hidròxid de sodi, també conegut com a sosa càustica, és un compost alcalí fort que té un paper important com a alcalinitzador en el procés de producció de HPMC. En la fase inicial de la producció, la cel·lulosa reacciona amb la solució d'hidròxid de sodi per activar els grups hidroxil de la cadena molecular de la cel·lulosa, proporcionant així llocs de reacció per a la reacció d'eterificació posterior. Aquest pas també s'anomena "reacció d'alcalinització". La cel·lulosa alcalinitzada pateix certs canvis estructurals, facilitant la reacció amb els reactius químics posteriors (com l'òxid de propilè i el clorur de metil).
3. Òxid de propilè (C3H6O)
L'òxid de propilè és un dels agents eterificants clau en la producció de HPMC, utilitzat principalment per convertir els grups hidroxil de la cel·lulosa en grups hidroxipropil. Concretament, la cel·lulosa alcalinitzada reacciona amb l'òxid de propilè en determinades condicions de temperatura i pressió, i els grups epoxi actius de l'òxid de propilè es connecten a la cadena molecular de la cel·lulosa mitjançant una reacció d'addició d'obertura d'anell per formar un substituent hidroxipropil. Aquest procés proporciona a HPMC una bona solubilitat en aigua i capacitat d'espessiment.
4. Clorur de metil (CH3Cl)
El clorur de metil és un altre agent eterificant important utilitzat per convertir els grups hidroxil de la cel·lulosa en grups metoxil. El clorur de metil reacciona amb els grups hidroxil de la cadena molecular de la cel·lulosa mitjançant una reacció de substitució nucleòfila per produir metil cel·lulosa. Mitjançant aquesta reacció de metilació, HPMC adquireix una bona hidrofobicitat, mostrant especialment una excel·lent solubilitat en alguns dissolvents orgànics. A més, la introducció de grups metoxi millora encara més la propietat de formació de pel·lícules i l'estabilitat química de les HPMC.
5. Aigua
L'aigua, com a dissolvent i medi de reacció, recorre tot el procés de producció de HPMC. En les reaccions d'alcalinització i eterificació, l'aigua no només ajuda a dissoldre l'hidròxid de sodi i ajustar l'estat d'hidratació de la cel·lulosa, sinó que també participa en la regulació de la calor de reacció per garantir el control de la temperatura durant tot el procés de reacció. La puresa de l'aigua té una influència important en la qualitat de les HPMC, i normalment es requereix aigua desionitzada d'alta puresa o aigua destil·lada.
6. Dissolvents orgànics
En el procés de producció de HPMC, alguns passos del procés també poden requerir l'ús d'alguns dissolvents orgànics, com el metanol o l'etanol. Aquests dissolvents de vegades s'utilitzen per ajustar la viscositat del sistema de reacció, reduir la formació de subproductes de la reacció o promoure reaccions químiques específiques. L'elecció del dissolvent orgànic s'ha de determinar segons les necessitats del procés de producció i l'aplicació del producte final.
7. Altres materials auxiliars
A més de les matèries primeres principals anteriors, en el procés de producció real, es poden utilitzar alguns materials auxiliars i additius, com ara catalitzadors, estabilitzadors, etc., per millorar l'eficiència de la reacció, controlar la velocitat de reacció o millorar les propietats físiques i químiques. del producte final.
8. Etapes principals del procés productiu
Les principals etapes del procés per produir HPMC es poden dividir en tres parts: tractament d'alcalinització, eterificació i neutralització. En primer lloc, la cel·lulosa reacciona amb l'hidròxid de sodi per alcalinitzar-se per formar cel·lulosa alcalina. Aleshores, l'eterificació es produeix en la reacció de la cel·lulosa alcalina amb l'òxid de propilè i el clorur de metil per formar èters de cel·lulosa substituïts amb hidroxipropil i metoxi. Finalment, mitjançant tractaments de neutralització, rentat, assecat i altres processos, s'obtenen productes HPMC amb solubilitat, viscositat i altres característiques específiques.
9. L'efecte de la qualitat de la matèria primera sobre el rendiment dels productes HPMC
Les diferents fonts de matèries primeres i la puresa tenen un impacte significatiu en la qualitat i el rendiment del HPMC final. Per exemple, la puresa i la distribució del pes molecular de les matèries primeres de cel·lulosa afectaran la viscositat i la solubilitat de HPMC; les condicions de dosificació i reacció de l'òxid de propilè i el clorur de metil determinaran el grau de substitució d'hidroxipropil i metoxi, afectant així l'efecte espessidor i les propietats pel·lícules del producte. Per tant, la selecció i el control de qualitat de les matèries primeres són crucials durant el procés de producció.
Les principals matèries primeres de la hidroxipropil metilcel·lulosa (HPMC) inclouen cel·lulosa, hidròxid de sodi, òxid de propilè, clorur de metil i aigua. Mitjançant una sèrie de reaccions químiques complexes, aquestes matèries primeres es converteixen en un material funcional amb un ampli valor d'aplicació. La gamma d'aplicacions de HPMC cobreix molts camps com la medicina, els materials de construcció i l'alimentació. Les seves bones propietats físiques i químiques el fan indispensable en moltes indústries.
Hora de publicació: 30-set-2024