مطالعه کنترل کیفیت هیدروکسی پروپیل متیل سلولز

با توجه به وضعیت فعلی تولید HPMC در کشور من، عوامل موثر بر کیفیت هیدروکسی پروپیل متیل سلولز مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد و بر این اساس، نحوه ارتقای سطح کیفی هیدروکسی پروپیل متیل سلولز مورد بحث و بررسی قرار می گیرد تا به تولید برسد.

کلمات کلیدی:هیدروکسی پروپیل متیل سلولز؛ کیفیت؛ کنترل؛ تحقیق کنید

هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (HPMC) یک اتر مخلوط سلولز غیر یونی محلول در آب است که از پنبه، چوب ساخته شده و پس از تورم قلیایی با پروپیلن اکسید و متیل کلرید اتری شده است. اتر مخلوط سلولزی مشتق اصلاح شده اتر جانشین منفرد است که خواص منحصر به فرد بهتری نسبت به مونو اتر اصلی دارد و می تواند عملکرد اتر سلولز را جامع تر و کامل تر انجام دهد. در میان بسیاری از اترهای مخلوط، هیدروکسی پروپیل متیل سلولز مهمترین است. روش تهیه، افزودن پروپیلن اکسید به سلولز قلیایی است. HPMC صنعتی را می توان به عنوان یک محصول جهانی توصیف کرد. درجه جانشینی گروه متیل (مقدار DS) 1.3 تا 2.2 و درجه جایگزینی مولی هیدروکسی پروپیل 0.1 تا 0.8 است. از داده های فوق می توان دریافت که محتویات و خواص متیل و هیدروکسی پروپیل در HPMC متفاوت است و در نتیجه ویسکوزیته محصول نهایی ایجاد می شود و تفاوت یکنواختی منجر به نوساناتی در کیفیت محصولات نهایی شرکت های مختلف تولیدی می شود.

هیدروکسی پروپیل متیل سلولز از طریق واکنش های شیمیایی مشتقات اتر تولید می کند که تغییرات عمیقی در ترکیب، ساختار و خواص آن به ویژه حلالیت سلولز دارد که با توجه به نوع و مقدار گروه های آلکیل معرفی شده می تواند متفاوت باشد. مشتقات اتر محلول در آب، محلول های قلیایی رقیق، حلال های قطبی (مانند اتانول، پروپانول) و حلال های آلی غیرقطبی (مانند بنزن، اتر) را بدست آورید که تنوع و زمینه های کاربرد مشتقات سلولزی را به شدت گسترش می دهد.

1. تأثیر فرآیند قلیایی شدن هیدروکسی پروپیل متیل سلولز بر کیفیت

فرآیند قلیایی شدن اولین مرحله در مرحله واکنش تولید HPMC است و همچنین یکی از حیاتی ترین مراحل است. کیفیت ذاتی محصولات HPMC تا حد زیادی توسط فرآیند قلیایی شدن تعیین می شود، نه فرآیند اتریفیکاسیون، زیرا اثر قلیایی شدن مستقیماً بر اثر اتریفیکاسیون تأثیر می گذارد.

هیدروکسی پروپیل متیل سلولز با محلول قلیایی تعامل می کند و سلولز قلیایی را تشکیل می دهد که بسیار واکنش پذیر است. در واکنش اتریفیکاسیون، واکنش اصلی عامل اتریفیکاسیون به تورم، نفوذ و اتریفیکاسیون سلولز و سرعت واکنش‌های جانبی، یکنواختی واکنش و خواص محصول نهایی، همگی به تشکیل و ترکیب آن مربوط می‌شوند. سلولز قلیایی، بنابراین ساختار و خواص شیمیایی سلولز قلیایی از موضوعات تحقیقاتی مهم در تولید اتر سلولز است.

2. تأثیر دما بر کیفیت هیدروکسی پروپیل متیل سلولز

در غلظت معینی از محلول آبی KOH، با کاهش دمای واکنش، میزان جذب و درجه تورم هیدروکسی پروپیل متیل سلولز به قلیایی افزایش می یابد. به عنوان مثال، خروجی سلولز قلیایی با غلظت KOH متفاوت است: 15٪، 8٪ در 10°C و 4.2٪ در 5°ج- مکانیسم این روند این است که تشکیل سلولز قلیایی یک فرآیند واکنش گرمازا است. با افزایش دما، جذب هیدروکسی پروپیل متیل سلولز روی قلیایی مقدار کاهش می یابد، اما واکنش هیدرولیز سلولز قلیایی به شدت افزایش می یابد، که منجر به تشکیل سلولز قلیایی نمی شود. از موارد فوق می توان دریافت که کاهش دمای قلیایی شدن منجر به تولید سلولز قلیایی می شود و واکنش هیدرولیز را مهار می کند.

3. تأثیر مواد افزودنی بر کیفیت هیدروکسی پروپیل متیل سلولز

در سیستم سلولز-KOH-آب، افزودنی-نمک تأثیر زیادی در تشکیل سلولز قلیایی دارد. هنگامی که غلظت محلول KOH کمتر از 13٪ باشد، جذب سلولز به قلیایی تحت تأثیر افزودن نمک کلرید پتاسیم قرار نمی گیرد. هنگامی که غلظت محلول لیمو بالاتر از 13٪ باشد، پس از افزودن کلرید پتاسیم، جذب ظاهری سلولز به قلیایی، جذب با غلظت کلرید پتاسیم افزایش می‌یابد، اما ظرفیت جذب کل کاهش می‌یابد و جذب آب بسیار افزایش می‌یابد، بنابراین افزودن نمک به طور کلی برای قلیایی شدن و متورم شدن سلولز نامطلوب است، اما نمک می تواند هیدرولیز را مهار کند و سیستم را تنظیم کند. بنابراین محتوای آب آزاد اثر قلیایی شدن و اتریفیکاسیون را بهبود می بخشد.

4. تأثیر فرآیند تولید بر کیفیت هیدروکسی پروپیل متیل سلولز

در حال حاضر، شرکت های تولید هیدروکسی پروپیل متیل سلولز در کشور من عمدتاً فرآیند تولید روش حلال را اتخاذ می کنند. فرآیند آماده‌سازی و اتریفیکاسیون سلولز قلیایی همگی در یک حلال آلی بی‌اثر انجام می‌شود، بنابراین پنبه تصفیه‌شده مواد خام باید پودر شود تا سطح و واکنش پذیری بزرگ‌تری به دست آید تا از کیفیت محصول نهایی اطمینان حاصل شود.

سلولز پودر شده، حلال آلی و محلول قلیایی را به راکتور اضافه کنید و از همزدن مکانیکی قدرتمند در دما و زمان معین برای بدست آوردن سلولز قلیایی با قلیایی شدن یکنواخت و تخریب کمتر استفاده کنید. حلال های رقت آلی (ایزوپروپانول، تولوئن و غیره) بی اثری خاصی دارند، که باعث می شود هیدروکسی پروپیل متیل سلولز در طول فرآیند تشکیل، گرمای یکنواختی را از خود ساطع کند و پیشرفت رهاسازی گام به گام را نشان می دهد، در حالی که واکنش هیدرولیز سلولز قلیایی را در جهت مخالف کاهش می دهد. سلولز قلیایی با کیفیت، معمولاً غلظت لیمویی که در این پیوند استفاده می شود تا 50 درصد است.

پس از خیساندن سلولز در لیمو، سلولز قلیایی کاملا متورم و به طور یکنواخت قلیایی به دست می آید. لیمو از نظر اسمزی سلولز را بهتر متورم می کند و پایه خوبی برای واکنش اتریفیکاسیون بعدی ایجاد می کند. رقیق‌کننده‌های معمولی عمدتاً شامل ایزوپروپانول، استون، تولوئن و غیره می‌باشند. محلول‌پذیری لیمو، نوع رقیق‌کننده و شرایط همزدن از عوامل اصلی مؤثر بر ترکیب سلولز قلیایی هستند. لایه های بالایی و پایینی هنگام اختلاط تشکیل می شوند. لایه بالایی از ایزوپروپانول و آب و لایه پایینی از قلیایی و مقدار کمی ایزوپروپانول تشکیل شده است. سلولز پراکنده شده در سیستم به طور کامل با لایه های مایع بالا و پایین تحت هم زدن مکانیکی در تماس است. قلیایی در سیستم تعادل آب تغییر می کند تا زمانی که سلولز تشکیل شود.

به عنوان یک اتر مخلوط غیر یونی سلولز معمولی، محتوای گروه‌های متیل سلولز هیدروکسی پروپیل در زنجیره‌های ماکرومولکولی مختلف است، یعنی نسبت توزیع گروه‌های متیل و هیدروکسی پروپیل در C هر موقعیت حلقه گلوکز متفاوت است. پراکندگی و تصادفی بیشتری دارد و تضمین ثبات کیفیت محصول را دشوار می کند.