Estudio sobre control de calidad de hidroxipropilmetilcelulosa

De acuerdo con la situación actual de la producción de HPMC en mi país, se analizan los factores que afectan la calidad de la hidroxipropilmetilcelulosa y, en base a esto, se discute y estudia cómo mejorar el nivel de calidad de la hidroxipropilmetilcelulosa para poder entrar en producción.

Palabras clave:hidroxipropilmetilcelulosa; calidad; control; investigación

La hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC) es un éter mixto de celulosa no iónico soluble en agua elaborado a partir de algodón y madera y eterificado con óxido de propileno y cloruro de metilo después del hinchamiento con álcali. El éter mixto de celulosa es el derivado modificado del éter de sustituyente único que tiene mejores propiedades únicas que el monoéter original y puede desempeñar el rendimiento del éter de celulosa de manera más completa y perfecta. Entre los muchos éteres mixtos, la hidroxipropilmetilcelulosa es la más importante. El método de preparación consiste en agregar óxido de propileno a celulosa alcalina. El HPMC industrial puede describirse como un producto universal. El grado de sustitución del grupo metilo (valor DS) es de 1,3 a 2,2 y el grado de sustitución molar del hidroxipropilo es de 0,1 a 0,8. De los datos anteriores se puede ver que el contenido y las propiedades de metilo e hidroxipropilo en HPMC son diferentes, lo que da como resultado la viscosidad del producto final y la diferencia en la uniformidad conduce a fluctuaciones en la calidad de los productos terminados de varias empresas de producción.

La hidroxipropilmetilcelulosa produce derivados éter a través de reacciones químicas, que tienen profundos cambios en su composición, estructura y propiedades, especialmente en la solubilidad de la celulosa, la cual puede variar según el tipo y cantidad de grupos alquilo introducidos. Obtenga derivados de éter solubles en agua, solución alcalina diluida, disolventes polares (como etanol, propanol) y disolventes orgánicos no polares (como benceno, éter), lo que amplía enormemente las variedades y campos de aplicación de los derivados de celulosa.

1. Efecto del proceso de alcalinización de hidroxipropilmetilcelulosa sobre la calidad.

El proceso de alcalinización es el primer paso en la etapa de reacción de la producción de HPMC y también es uno de los pasos más críticos. La calidad inherente de los productos HPMC está determinada en gran medida por el proceso de alcalinización, no por el proceso de eterificación, porque el efecto de alcalinización afecta directamente el efecto de la eterificación.

La hidroxipropilmetilcelulosa interactúa con la solución alcalina para formar celulosa alcalina, que es altamente reactiva. En la reacción de eterificación, la reacción principal del agente de eterificación al hinchamiento, penetración y eterificación de la celulosa y la velocidad de las reacciones secundarias, la uniformidad de la reacción y las propiedades del producto final están relacionadas con la formación y composición de celulosa alcalina, por lo que la estructura y propiedades químicas de la celulosa alcalina son objetos de investigación importantes en la producción de éter de celulosa.

2. Efecto de la temperatura sobre la calidad de la hidroxipropilmetilcelulosa.

En una cierta concentración de solución acuosa de KOH, la cantidad de adsorción y el grado de hinchamiento de la hidroxipropilmetilcelulosa a álcali aumentan con la disminución de la temperatura de reacción. Por ejemplo, la producción de celulosa alcalina varía con la concentración de KOH: 15 %, 8 % a 10°C, y 4,2% a las 5°C. El mecanismo de esta tendencia es que la formación de celulosa alcalina es un proceso de reacción exotérmico. A medida que aumenta la temperatura, la adsorción de hidroxipropilmetilcelulosa en álcali se reduce, pero la reacción de hidrólisis de la celulosa alcalina aumenta considerablemente, lo que no favorece la formación de celulosa alcalina. De lo anterior se puede ver que reducir la temperatura de alcalinización favorece la generación de celulosa alcalina e inhibe la reacción de hidrólisis.

3. El efecto de los aditivos sobre la calidad de la hidroxipropilmetilcelulosa.

En el sistema celulosa-KOH-agua, el aditivo—La sal tiene una gran influencia en la formación de celulosa alcalina. Cuando la concentración de la solución de KOH es inferior al 13%, la adsorción de celulosa a álcali no se ve afectada por la adición de sal de cloruro de potasio. Cuando la concentración de solución de lejía es superior al 13%, después de agregar cloruro de potasio, la adsorción aparente de celulosa a álcali aumenta con la concentración de cloruro de potasio, pero la capacidad de adsorción total disminuye y la adsorción de agua aumenta considerablemente, por lo que la La adición de sal es generalmente desfavorable para la alcalinización y el hinchamiento de la celulosa, pero la sal puede inhibir la hidrólisis y regular el sistema. El contenido de agua libre mejora así el efecto de la alcalinización y la eterificación.

4. La influencia del proceso de producción en la calidad de la hidroxipropilmetilcelulosa.

En la actualidad, las empresas de producción de hidroxipropilmetilcelulosa en mi país adoptan principalmente el proceso de producción por método solvente. El proceso de preparación y eterificación de la celulosa alcalina se lleva a cabo en un solvente orgánico inerte, por lo que la materia prima, el algodón refinado, debe pulverizarse para obtener una mayor superficie y reactividad para garantizar la calidad del producto terminado.

Agregue la celulosa pulverizada, el solvente orgánico y la solución alcalina al reactor y use una potente agitación mecánica a una temperatura y tiempo determinados para obtener celulosa alcalina con alcalinización uniforme y menor degradación. Los disolventes de dilución orgánicos (isopropanol, tolueno, etc.) tienen cierta inercia, lo que hace que la hidroxipropilmetilcelulosa emita calor uniforme durante el proceso de formación, mostrando un progreso de liberación gradual, al tiempo que reduce la reacción de hidrólisis de la celulosa alcalina en la dirección opuesta para obtener alta- Celulosa alcalina de calidad, normalmente la concentración de lejía utilizada en este enlace llega al 50%.

Después de remojar la celulosa en lejía, se obtiene celulosa alcalina completamente hinchada y uniformemente alcalinizada. La lejía hincha osmóticamente mejor la celulosa, sentando una buena base para la posterior reacción de eterificación. Los diluyentes típicos incluyen principalmente isopropanol, acetona, tolueno, etc. La solubilidad de la lejía, el tipo de diluyente y las condiciones de agitación son los principales factores que afectan la composición de la celulosa alcalina. Las capas superior e inferior se forman al mezclar. La capa superior está compuesta de isopropanol y agua, y la capa inferior está compuesta de álcali y una pequeña cantidad de isopropanol. La celulosa dispersa en el sistema está completamente en contacto con las capas líquidas superior e inferior bajo agitación mecánica. El álcali en el sistema El equilibrio hídrico cambia hasta que se forma celulosa.

Como éter mixto no iónico de celulosa típico, el contenido de grupos de hidroxipropilmetilcelulosa se encuentra en diferentes cadenas macromoleculares, es decir, la relación de distribución de los grupos metilo e hidroxipropilo es diferente en el C de cada posición del anillo de glucosa. Tiene mayor dispersión y aleatoriedad, dificultando garantizar la estabilidad de la calidad del producto.