ჰიდროქსიპროპილ მეთილის ცელულოზის ხარისხის კონტროლის კვლევა

ჩემს ქვეყანაში HPMC წარმოების ამჟამინდელი სიტუაციიდან გამომდინარე, გაანალიზებულია ფაქტორები, რომლებიც გავლენას ახდენენ ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის ხარისხზე და ამის საფუძველზე განიხილება და შესწავლილია ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის ხარისხის დონის გაუმჯობესების გზები, რათა მოხდეს წარმოება.

საკვანძო სიტყვები:ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზა; ხარისხი; კონტროლი; კვლევა

ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზა (HPMC) არის არაიონური წყალში ხსნადი ცელულოზის შერეული ეთერი, რომელიც დამზადებულია ბამბისგან, ხისგან და ეთერიფიცირებულია პროპილენის ოქსიდით და მეთილის ქლორიდით ტუტე შეშუპების შემდეგ. ცელულოზის შერეული ეთერი არის ერთი შემცვლელი ეთერის მოდიფიცირებულ წარმოებულს აქვს უკეთესი უნიკალური თვისებები, ვიდრე ორიგინალური მონოეთერი და შეუძლია ცელულოზის ეთერის შესრულება უფრო სრულყოფილად და სრულყოფილად. მრავალ შერეულ ეთერს შორის ყველაზე მნიშვნელოვანია ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზა. მომზადების მეთოდია პროპილენოქსიდის დამატება ტუტე ცელულოზაში. სამრეწველო HPMC შეიძლება შეფასდეს, როგორც უნივერსალური პროდუქტი. მეთილის ჯგუფის ჩანაცვლების ხარისხი (DS მნიშვნელობა) არის 1,3-დან 2,2-მდე, ხოლო ჰიდროქსიპროპილის მოლარული ჩანაცვლების ხარისხი არის 0,1-დან 0,8-მდე. ზემოაღნიშნული მონაცემებიდან ჩანს, რომ HPMC-ში მეთილისა და ჰიდროქსიპროპილის შემცველობა და თვისებები განსხვავებულია, რის შედეგადაც საბოლოო პროდუქტის სიბლანტე და ერთგვაროვნების განსხვავება იწვევს სხვადასხვა წარმოების საწარმოების მზა პროდუქციის ხარისხის რყევებს.

ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზა წარმოქმნის ეთერის წარმოებულებს ქიმიური რეაქციების საშუალებით, რომლებსაც აქვთ ღრმა ცვლილებები მის შემადგენლობაში, სტრუქტურასა და თვისებებში, განსაკუთრებით ცელულოზის ხსნადობა, რომელიც შეიძლება შეიცვალოს შეყვანილი ალკილის ჯგუფების ტიპისა და რაოდენობის მიხედვით. მიიღეთ წყალში ხსნადი ეთერის წარმოებულები, განზავებული ტუტე ხსნარი, პოლარული გამხსნელები (როგორიცაა ეთანოლი, პროპანოლი) და არაპოლარული ორგანული გამხსნელები (როგორიცაა ბენზოლი, ეთერი), რაც მნიშვნელოვნად აფართოებს ცელულოზის წარმოებულების სახეობებს და გამოყენების სფეროებს.

1. ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის ალკალიზაციის პროცესის ეფექტი ხარისხზე

ალკალიზაციის პროცესი არის პირველი ნაბიჯი HPMC წარმოების რეაქციის ეტაპზე და ასევე არის ერთ-ერთი ყველაზე კრიტიკული ნაბიჯი. HPMC პროდუქტების თანდაყოლილი ხარისხი დიდწილად განპირობებულია ალკალიზაციის პროცესით და არა ეთერიფიკაციის პროცესით, რადგან ალკალიზაციის ეფექტი პირდაპირ გავლენას ახდენს ეთერიფიკაციის ეფექტზე.

ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზა ურთიერთქმედებს ტუტე ხსნართან და ქმნის ტუტე ცელულოზას, რომელიც ძალიან რეაქტიულია. ეთერიფიკაციის რეაქციაში ეთერიფიკაციის აგენტის ძირითადი რეაქცია ცელულოზის შეშუპებაზე, შეღწევასა და ეთერიფიკაციაზე და გვერდითი რეაქციების სიჩქარე, რეაქციის ერთგვაროვნება და საბოლოო პროდუქტის თვისებები დაკავშირებულია ფორმირებასთან და შემადგენლობასთან. ტუტე ცელულოზა, ამიტომ ტუტე ცელულოზის სტრუქტურა და ქიმიური თვისებები მნიშვნელოვანი კვლევის ობიექტებია ცელულოზის ეთერის წარმოებაში.

2. ტემპერატურის გავლენა ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის ხარისხზე

KOH წყალხსნარის გარკვეულ კონცენტრაციაში რეაქციის ტემპერატურის კლებასთან ერთად იზრდება ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის ტუტეში ადსორბციის რაოდენობა და შეშუპების ხარისხი. მაგალითად, ტუტე ცელულოზის გამომუშავება იცვლება KOH-ის კონცენტრაციით: 15%, 8% 10-ზე.°C და 4.2% 5-ზე°გ. ამ ტენდენციის მექანიზმი არის ის, რომ ტუტე ცელულოზის წარმოქმნა არის ეგზოთერმული რეაქციის პროცესი. ტემპერატურის მატებასთან ერთად, ტუტეზე ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის ადსორბცია მცირდება, მაგრამ ტუტე ცელულოზის ჰიდროლიზის რეაქცია მნიშვნელოვნად იზრდება, რაც ხელს არ უწყობს ტუტე ცელულოზის წარმოქმნას. ზემოაღნიშნულიდან ჩანს, რომ ალკალიზაციის ტემპერატურის დაწევა ხელს უწყობს ტუტე ცელულოზის წარმოქმნას და აფერხებს ჰიდროლიზის რეაქციას.

3. დანამატების გავლენა ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის ხარისხზე

ცელულოზა-KOH-წყლის სისტემაში დანამატი-მარილს დიდი გავლენა აქვს ტუტე ცელულოზის წარმოქმნაზე. როდესაც KOH ხსნარის კონცენტრაცია 13%-ზე დაბალია, ცელულოზის ადსორბციაზე ტუტეზე გავლენას არ ახდენს კალიუმის ქლორიდის მარილის დამატება. როდესაც ცოცხის ხსნარის კონცენტრაცია 13%-ზე მეტია, კალიუმის ქლორიდის დამატების შემდეგ, ცელულოზის აშკარა ადსორბცია ტუტეში, ადსორბცია იზრდება კალიუმის ქლორიდის კონცენტრაციით, მაგრამ მთლიანი ადსორბციის უნარი მცირდება და წყლის ადსორბცია მნიშვნელოვნად იზრდება. მარილის დამატება ზოგადად არახელსაყრელია ცელულოზის ალკალიზაციისა და შეშუპებისთვის, მაგრამ მარილს შეუძლია შეაფერხოს ჰიდროლიზი და დაარეგულიროს სისტემა. ამგვარად, თავისუფალი წყლის შემცველობა აუმჯობესებს ალკალიზაციისა და ეთერიფიკაციის ეფექტს.

4. წარმოების პროცესის გავლენა ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის ხარისხზე

ამჟამად, ჩემს ქვეყანაში ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის წარმოების საწარმოები ძირითადად იყენებენ გამხსნელის მეთოდით წარმოების პროცესს. ტუტე ცელულოზის მომზადებისა და ეთერიფიკაციის პროცესი ხდება ინერტულ ორგანულ გამხსნელში, ამიტომ ნედლეულის რაფინირებული ბამბა უნდა დაფხვიერდეს უფრო დიდი ზედაპირისა და რეაქტიულობის მისაღებად მზა პროდუქტის ხარისხის უზრუნველსაყოფად.

დაამატეთ დაფხვნილი ცელულოზა, ორგანული გამხსნელი და ტუტე ხსნარი რეაქტორში და გამოიყენეთ ძლიერი მექანიკური მორევა გარკვეულ ტემპერატურაზე და დროზე, რათა მიიღოთ ტუტე ცელულოზა ერთგვაროვანი ტუტე და ნაკლები დეგრადაცია. ორგანული განზავების გამხსნელებს (იზოპროპანოლს, ტოლუოლს და ა.შ.) აქვთ გარკვეული ინერტულობა, რაც აიძულებს ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზას გამოყოფს ერთგვაროვან სითბოს წარმოქმნის პროცესში, გვიჩვენებს გამოშვების ეტაპობრივ პროგრესს, ხოლო ამცირებს ტუტე ცელულოზის ჰიდროლიზის რეაქციას საპირისპირო მიმართულებით. ხარისხის ტუტე ცელულოზა, ჩვეულებრივ, ამ ლინკში გამოყენებული ცოცხის კონცენტრაცია 50%-მდეა.

მას შემდეგ, რაც ცელულოზა გაჟღენთილია ლილში, მიიღება სრულად ადიდებული და თანაბრად ტუტე ტუტე ცელულოზა. ცოცხალი ოსმოსურად უკეთ ადიდებს ცელულოზას, რაც კარგ საფუძველს უყრის შემდგომ ეთერიფიკაციის რეაქციას. ტიპიური გამხსნელები ძირითადად მოიცავს იზოპროპანოლს, აცეტონს, ტოლუოლს და ა.შ. ცოცხის ხსნადობა, გამხსნელის ტიპი და აღრევის პირობები ძირითადი ფაქტორებია, რომლებიც გავლენას ახდენენ ტუტე ცელულოზის შემადგენლობაზე. შერევისას წარმოიქმნება ზედა და ქვედა ფენები. ზედა ფენა შედგება იზოპროპანოლისა და წყლისგან, ქვედა ფენა კი ტუტესა და მცირე რაოდენობით იზოპროპანოლისგან. სისტემაში დისპერსიული ცელულოზა მექანიკური მორევის დროს მთლიანად კონტაქტშია ზედა და ქვედა თხევადი ფენებთან. ტუტე სისტემაში წყლის ბალანსი იცვლება ცელულოზის წარმოქმნამდე.

როგორც ტიპიური ცელულოზის არაიონური შერეული ეთერი, ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის ჯგუფების შემცველობა სხვადასხვა მაკრომოლეკულურ ჯაჭვზეა, ანუ მეთილის და ჰიდროქსიპროპილის ჯგუფების განაწილების თანაფარდობა განსხვავებულია გლუკოზის რგოლის თითოეული პოზიციის C-ზე. მას აქვს უფრო დიდი დისპერსიულობა და შემთხვევითობა, რაც ართულებს პროდუქტის ხარისხის სტაბილურობის გარანტიას.