Հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլ ցելյուլոզայի որակի վերահսկման ուսումնասիրություն

Իմ երկրում HPMC-ի արտադրության ներկա իրավիճակի համաձայն՝ վերլուծվում են հիդրօքսիպրոպիլմեթիլցելյուլոզայի որակի վրա ազդող գործոնները, և դրա հիման վրա քննարկվում և ուսումնասիրվում է, թե ինչպես բարելավել հիդրօքսիպրոպիլմեթիլցելյուլոզայի որակի մակարդակը, որպեսզի դառնա արտադրության մեջ:

Բանալի բառեր:հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզա; որակ; վերահսկողություն; հետազոտություն

Հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզը (HPMC) ոչ իոնային ջրում լուծվող բջջանյութի խառը եթեր է, որը պատրաստված է բամբակից, փայտից և եթերացված է պրոպիլեն օքսիդով և մեթիլքլորիդով ալկալիների ուռչելուց հետո: Ցելյուլոզային խառը եթերը մեկ փոխարինող եթերի փոփոխված ածանցյալն ունի ավելի լավ եզակի հատկություններ, քան սկզբնական մոնոեթերը և կարող է ավելի համապարփակ և կատարելապես խաղալ ցելյուլոզային եթերի կատարումը: Բազմաթիվ խառը եթերների մեջ ամենակարևորն է հիդրօքսիպրոպիլմեթիլցելյուլոզը։ Պատրաստման եղանակը պրոպիլեն օքսիդի ավելացումն է ալկալային ցելյուլոզային: Արդյունաբերական HPMC-ն կարելի է բնութագրել որպես ունիվերսալ արտադրանք: Մեթիլ խմբի փոխարինման աստիճանը (DS արժեքը) 1,3-ից 2,2 է, իսկ հիդրօքսիպրոպիլի մոլային փոխարինման աստիճանը 0,1-ից 0,8 է: Վերոնշյալ տվյալներից երևում է, որ HPMC-ում մեթիլ և հիդրօքսիպրոպիլի պարունակությունն ու հատկությունները տարբեր են, ինչը հանգեցնում է վերջնական արտադրանքի մածուցիկության և միատեսակության տարբերությունը հանգեցնում է տարբեր արտադրական ձեռնարկությունների պատրաստի արտադրանքի որակի տատանումների:

Հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզը քիմիական ռեակցիաների միջոցով արտադրում է եթերային ածանցյալներ, որոնք ունեն խորը փոփոխություններ նրա բաղադրության, կառուցվածքի և հատկությունների մեջ, հատկապես ցելյուլոզայի լուծելիությունը, որը կարող է տատանվել ըստ ներմուծվող ալկիլ խմբերի տեսակի և քանակի: Ստացեք ջրում լուծվող եթերային ածանցյալներ, նոսր ալկալի լուծույթ, բևեռային լուծիչներ (օրինակ՝ էթանոլ, պրոպանոլ) և ոչ բևեռ օրգանական լուծիչներ (օրինակ՝ բենզոլ, եթեր), ինչը մեծապես ընդլայնում է ցելյուլոզային ածանցյալների տեսակներն ու կիրառման դաշտերը:

1. Հիդրօքսիպրոպիլմեթիլցելյուլոզայի ալկալացման գործընթացի ազդեցությունը որակի վրա

Ալկալիզացման գործընթացը HPMC-ի արտադրության ռեակցիայի փուլի առաջին քայլն է, և այն նաև ամենակարևոր քայլերից է: HPMC արտադրանքի բնորոշ որակը մեծապես որոշվում է ալկալացման գործընթացով, այլ ոչ թե եթերիֆիկացման գործընթացով, քանի որ ալկալացման էֆեկտն ուղղակիորեն ազդում է եթերիֆիկացման ազդեցության վրա:

Հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզը փոխազդում է ալկալային լուծույթի հետ՝ առաջացնելով ալկալային ցելյուլոզա, որը բարձր ռեակտիվ է: Եթերիֆիկացման ռեակցիայում եթերիֆիկացման նյութի հիմնական ռեակցիան ցելյուլոզայի այտուցմանը, ներթափանցմանը և եթերիֆիկացմանը, և կողմնակի ռեակցիաների արագությունը, ռեակցիայի միատեսակությունը և վերջնական արտադրանքի հատկությունները կապված են դրա ձևավորման և կազմի հետ: ալկալային ցելյուլոզա, ուստի ալկալային ցելյուլոզայի կառուցվածքը և քիմիական հատկությունները կարևոր հետազոտական ​​օբյեկտներ են ցելյուլոզային եթերի արտադրության մեջ:

2. Ջերմաստիճանի ազդեցությունը հիդրօքսիպրոպիլմեթիլցելյուլոզայի որակի վրա

KOH ջրային լուծույթի որոշակի կոնցենտրացիաներում հիդրօքսիպրոպիլմեթիլցելյուլոզայի կլանման քանակն ու այտուցվածության աստիճանը դեպի ալկալի մեծանում են ռեակցիայի ջերմաստիճանի նվազմամբ: Օրինակ, ալկալային ցելյուլոզայի ելքը տատանվում է KOH-ի կոնցենտրացիայից կախված՝ 15%, 8% 10-ում:°C, իսկ 4,2% 5-ում°Գ. Այս միտումի մեխանիզմն այն է, որ ալկալային ցելյուլոզայի առաջացումը էկզոթերմիկ ռեակցիայի գործընթաց է: Ջերմաստիճանի բարձրացմանը զուգընթաց հիդրօքսիպրոպիլմեթիլցելյուլոզայի կլանումը ալկալիների վրա նվազում է, սակայն ալկալային ցելյուլոզայի հիդրոլիզի ռեակցիան մեծապես մեծանում է, ինչը չի նպաստում ալկալային ցելյուլոզայի առաջացմանը: Վերոնշյալից երևում է, որ ալկալացման ջերմաստիճանի իջեցումը նպաստում է ալկալային ցելյուլոզայի առաջացմանը և արգելակում հիդրոլիզի ռեակցիան։

3. Հավելումների ազդեցությունը հիդրօքսիպրոպիլմեթիլցելյուլոզայի որակի վրա

Ցելյուլոզա-KOH-ջուր համակարգում՝ հավելումը—աղը մեծ ազդեցություն ունի ալկալային ցելյուլոզայի առաջացման վրա։ Երբ KOH լուծույթի կոնցենտրացիան ցածր է 13%-ից, բջջանյութի կլանումը դեպի ալկալի չի ազդում կալիումի քլորիդի աղի ավելացումից: Երբ լորի լուծույթի կոնցենտրացիան 13%-ից բարձր է, կալիումի քլորիդ ավելացնելուց հետո, ցելյուլոզայի ակնհայտ կլանումը ալկալիի մեջ, կլանումը մեծանում է կալիումի քլորիդի կոնցենտրացիայի հետ, բայց ընդհանուր կլանման հզորությունը նվազում է, և ջրի կլանումը մեծապես մեծանում է։ Աղի ավելացումն ընդհանուր առմամբ անբարենպաստ է ցելյուլոզայի ալկալացման և այտուցման համար, սակայն աղը կարող է արգելակել հիդրոլիզը և կարգավորել համակարգը: Ազատ ջրի պարունակությունը այդպիսով բարելավում է ալկալացման և եթերացման ազդեցությունը:

4. Արտադրության գործընթացի ազդեցությունը հիդրօքսիպրոպիլմեթիլցելյուլոզայի որակի վրա

Ներկայում իմ երկրում հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզայի արտադրության ձեռնարկությունները հիմնականում ընդունում են լուծողական մեթոդի արտադրության գործընթացը։ Ալկալային ցելյուլոզայի պատրաստումը և եթերիֆիկացման գործընթացը բոլորն իրականացվում են իներտ օրգանական լուծիչով, ուստի հումքի զտված բամբակը պետք է փոշիացվի՝ ավելի մեծ մակերես և ռեակտիվություն ստանալու համար՝ պատրաստի արտադրանքի որակն ապահովելու համար:

Փոշիացված ցելյուլոզը, օրգանական լուծիչը և ալկալային լուծույթը ավելացրեք ռեակտորում և օգտագործեք հզոր մեխանիկական խառնում որոշակի ջերմաստիճանում և ժամանակում՝ միատեսակ ալկալիզացմամբ և ավելի քիչ քայքայվող ալկալային ցելյուլոզ ստանալու համար: Օրգանական նոսրացման լուծիչները (իզոպրոպանոլ, տոլուոլ և այլն) ունեն որոշակի իներտություն, ինչը ստիպում է հիդրօքսիպրոպիլմեթիլցելյուլոզին ձևավորման գործընթացում արտանետել միատեսակ ջերմություն՝ ցույց տալով աստիճանաբար արձակման առաջընթաց՝ միաժամանակ նվազեցնելով ալկալային ցելյուլոզայի հիդրոլիզի ռեակցիան հակառակ ուղղությամբ. որակյալ ալկալային ցելյուլոզա, սովորաբար այս հղումում օգտագործվող լորի կոնցենտրացիան հասնում է 50%-ի:

Ցելյուլոզը լուծակի մեջ ներծծվելուց հետո ստացվում է ամբողջովին ուռած և հավասարապես ալկալիացված ալկալային ցելյուլոզ: Լոզան օսմոտիկ կերպով ավելի լավ է ուռեցնում ցելյուլոզը՝ լավ հիմք դնելով հետագա եթերացման ռեակցիայի համար: Տիպիկ նոսրացուցիչները հիմնականում ներառում են իզոպրոպանոլ, ացետոն, տոլուոլ և այլն: Ալկալի ցելյուլոզայի բաղադրության վրա ազդող հիմնական գործոններն են լուծույթի լուծելիությունը, լուծիչի տեսակը և խառնման պայմանները: Խառնելիս առաջանում են վերին և ստորին շերտերը։ Վերին շերտը կազմված է իզոպրոպանոլից և ջրից, իսկ ստորին շերտը՝ ալկալից և փոքր քանակությամբ իզոպրոպանոլից։ Համակարգում ցրված ցելյուլոզը լիովին շփվում է վերին և ստորին հեղուկ շերտերի հետ մեխանիկական խառնման ներքո: Ալկալիները համակարգում Ջրի հաշվեկշիռը փոխվում է մինչև ցելյուլոզայի ձևավորումը:

Որպես տիպիկ ցելյուլոզային ոչ իոնային խառը եթեր, հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզային խմբերի պարունակությունը տարբեր մակրոմոլեկուլային շղթաների վրա է, այսինքն՝ մեթիլ և հիդրօքսիպրոպիլ խմբերի բաշխման հարաբերակցությունը տարբեր է գլյուկոզայի օղակի յուրաքանչյուր դիրքի C-ի վրա: Այն ունի ավելի մեծ ցրվածություն և պատահականություն, ինչը դժվարացնում է արտադրանքի որակի կայունությունը երաշխավորելը: