Hidroksipropil metilselulosa (HPMC) adalah senyawa selulosa eter semi-sintetik penting, yang banyak digunakan dalam pengobatan, bahan bangunan, makanan, pelapis dan industri lainnya. HPMC memiliki sifat pengental, emulsifikasi, pembentuk film, pelembab, stabilisasi dan sifat lainnya yang baik, sehingga memiliki nilai penerapan yang penting di banyak bidang. Bahan baku utama pembuatan HPMC antara lain selulosa, natrium hidroksida, propilen oksida, metil klorida, dan air.
1. Selulosa
Selulosa merupakan bahan baku utama HPMC yang biasanya berasal dari serat tumbuhan alami seperti kapas dan kayu. Selulosa adalah polimer organik alami yang paling melimpah di bumi. Struktur molekulnya adalah polisakarida rantai panjang yang terdiri dari unit glukosa yang dihubungkan oleh ikatan β-1,4-glikosidik. Selulosa sendiri tidak larut dalam air dan tidak memiliki reaktivitas kimia yang baik. Oleh karena itu, serangkaian proses modifikasi kimia diperlukan untuk meningkatkan kelarutan dan fungsinya untuk menyiapkan berbagai produk selulosa eter.
2. Natrium hidroksida (NaOH)
Natrium hidroksida, disebut juga soda kaustik, merupakan senyawa basa kuat yang berperan penting sebagai alkalizer dalam proses produksi HPMC. Pada tahap awal produksi, selulosa bereaksi dengan larutan natrium hidroksida untuk mengaktifkan gugus hidroksil pada rantai molekul selulosa, sehingga menyediakan tempat reaksi untuk reaksi eterifikasi selanjutnya. Langkah ini juga disebut “reaksi alkalisasi”. Selulosa yang bersifat alkali mengalami perubahan struktural tertentu, sehingga lebih mudah bereaksi dengan reagen kimia berikutnya (seperti propilen oksida dan metil klorida).
3. Propilen oksida (C3H6O)
Propilen oksida adalah salah satu bahan eterifikasi utama dalam produksi HPMC, terutama digunakan untuk mengubah gugus hidroksil dalam selulosa menjadi gugus hidroksipropil. Secara khusus, selulosa yang dialkalisasi bereaksi dengan propilen oksida pada kondisi suhu dan tekanan tertentu, dan gugus epoksi aktif dalam propilen oksida dihubungkan ke rantai molekul selulosa melalui reaksi adisi pembukaan cincin untuk membentuk substituen hidroksipropil. Proses ini memberikan HPMC kelarutan air yang baik dan kemampuan pengentalan.
4. Metil klorida (CH3Cl)
Metil klorida adalah zat eterifikasi penting lainnya yang digunakan untuk mengubah gugus hidroksil selulosa menjadi gugus metoksil. Metil klorida bereaksi dengan gugus hidroksil pada rantai molekul selulosa melalui reaksi substitusi nukleofilik menghasilkan metil selulosa. Melalui reaksi metilasi ini, HPMC memperoleh hidrofobisitas yang baik, terutama menunjukkan kelarutan yang sangat baik dalam beberapa pelarut organik. Selain itu, pengenalan gugus metoksi semakin meningkatkan sifat pembentuk film dan stabilitas kimia HPMC.
5. Air
Air, sebagai pelarut dan media reaksi, mengalir melalui seluruh proses produksi HPMC. Dalam reaksi alkalisasi dan eterifikasi, air tidak hanya membantu melarutkan natrium hidroksida dan mengatur keadaan hidrasi selulosa, tetapi juga berpartisipasi dalam pengaturan panas reaksi untuk memastikan kontrol suhu selama proses reaksi. Kemurnian air memiliki pengaruh penting terhadap kualitas HPMC, dan biasanya diperlukan air deionisasi atau air suling dengan kemurnian tinggi.
6. Pelarut organik
Dalam proses produksi HPMC, beberapa langkah proses mungkin juga memerlukan penggunaan beberapa pelarut organik, seperti metanol atau etanol. Pelarut ini terkadang digunakan untuk mengatur viskositas sistem reaksi, mengurangi pembentukan produk sampingan reaksi, atau mendorong reaksi kimia tertentu. Pemilihan pelarut organik perlu ditentukan sesuai dengan kebutuhan proses produksi dan penerapan produk akhir.
7. Bahan penolong lainnya
Selain bahan baku utama di atas, dalam proses produksi sebenarnya, beberapa bahan pembantu dan aditif, seperti katalis, stabilisator, dll., dapat digunakan untuk meningkatkan efisiensi reaksi, mengontrol laju reaksi, atau meningkatkan sifat fisik dan kimia. dari produk akhir.
8. Tahapan utama proses produksi
Langkah-langkah proses utama untuk memproduksi HPMC dapat dibagi menjadi tiga bagian: perlakuan alkalisasi, eterifikasi, dan netralisasi. Pertama, selulosa bereaksi dengan natrium hidroksida menjadi basa untuk membentuk selulosa alkali. Kemudian terjadi eterifikasi pada reaksi selulosa alkali dengan propilen oksida dan metil klorida membentuk eter selulosa tersubstitusi hidroksipropil dan metoksi. Terakhir, melalui perlakuan netralisasi, pencucian, pengeringan, dan proses lainnya, diperoleh produk HPMC dengan kelarutan tertentu, viskositas, dan karakteristik lainnya.
9. Pengaruh kualitas bahan baku terhadap kinerja produk HPMC
Sumber dan kemurnian bahan mentah yang berbeda mempunyai dampak signifikan terhadap kualitas dan kinerja HPMC akhir. Misalnya kemurnian dan distribusi berat molekul bahan baku selulosa akan mempengaruhi viskositas dan kelarutan HPMC; dosis dan kondisi reaksi propilen oksida dan metil klorida akan menentukan derajat substitusi hidroksipropil dan metoksi, sehingga mempengaruhi efek pengentalan dan sifat pembentuk film produk. Oleh karena itu, pemilihan dan pengendalian kualitas bahan baku menjadi hal yang krusial dalam proses produksi.
Bahan baku utama hidroksipropil metilselulosa (HPMC) antara lain selulosa, natrium hidroksida, propilena oksida, metil klorida, dan air. Melalui serangkaian reaksi kimia yang kompleks, bahan mentah ini diubah menjadi bahan fungsional dengan nilai aplikasi yang luas. Kisaran penerapan HPMC mencakup banyak bidang seperti kedokteran, bahan bangunan, dan makanan. Sifat fisik dan kimianya yang baik membuatnya sangat diperlukan di banyak industri.
Waktu posting: 30 Sep-2024