Hidroksipropilmetilceliuliozė (HPMC) yra svarbus pusiau sintetinis celiuliozės eterio junginys, plačiai naudojamas medicinos, statybinių medžiagų, maisto, dangų ir kitose pramonės šakose. HPMC pasižymi geromis tirštinimo, emulsinimo, plėvelės formavimo, drėkinimo, stabilizavimo ir kitomis savybėmis, todėl turi svarbią taikymo vertę daugelyje sričių. Pagrindinės žaliavos HPMC gaminti yra celiuliozė, natrio hidroksidas, propileno oksidas, metilo chloridas ir vanduo.
1. Celiuliozė
Celiuliozė yra pagrindinė pagrindinė HPMC žaliava, paprastai gaunama iš natūralių augalinių pluoštų, tokių kaip medvilnė ir mediena. Celiuliozė yra gausiausias natūralus organinis polimeras žemėje. Jo molekulinė struktūra yra ilgos grandinės polisacharidas, sudarytas iš gliukozės vienetų, sujungtų β-1,4-glikozidinėmis jungtimis. Pati celiuliozė netirpi vandenyje ir neturi gero cheminio reaktyvumo. Todėl norint paruošti įvairius celiuliozės eterio produktus, reikia atlikti daugybę cheminių modifikacijų procesų, kad būtų pagerintas jo tirpumas ir funkcionalumas.
2. Natrio hidroksidas (NaOH)
Natrio hidroksidas, taip pat žinomas kaip kaustinė soda, yra stiprus šarminis junginys, kuris atlieka svarbų šarmiklio vaidmenį HPMC gamybos procese. Ankstyvoje gamybos stadijoje celiuliozė reaguoja su natrio hidroksido tirpalu, kad suaktyvintų hidroksilo grupes celiuliozės molekulinėje grandinėje, taip sudarydama reakcijos vietas tolesnei eterinimo reakcijai. Šis etapas taip pat vadinamas „šarminimo reakcija“. Šarminta celiuliozė patiria tam tikrų struktūrinių pakitimų, todėl ji lengviau reaguoja su vėlesniais cheminiais reagentais (pvz., propileno oksidu ir metilo chloridu).
3. Propileno oksidas (C3H6O)
Propileno oksidas yra vienas iš pagrindinių eterinimo agentų HPMC gamyboje, daugiausia naudojamas celiuliozės hidroksilo grupėms paversti hidroksipropilo grupėmis. Konkrečiai, šarminta celiuliozė reaguoja su propileno oksidu tam tikromis temperatūros ir slėgio sąlygomis, o aktyvios epoksidinės grupės propileno okside yra prijungtos prie molekulinės celiuliozės grandinės per žiedo atidarymo pridėjimo reakciją, kad susidarytų hidroksipropilo pakaitalas. Šis procesas suteikia HPMC gerą tirpumą vandenyje ir tirštumą.
4. Metilo chloridas (CH3Cl)
Metilo chloridas yra dar vienas svarbus eterinimo agentas, naudojamas celiuliozės hidroksilo grupėms paversti metoksilo grupes. Metilchloridas reaguoja su hidroksilo grupėmis celiuliozės molekulinėje grandinėje per nukleofilinę pakeitimo reakciją ir gamina metilceliuliozę. Per šią metilinimo reakciją HPMC įgauna gerą hidrofobiškumą, ypač puikų tirpumą kai kuriuose organiniuose tirpikliuose. Be to, metoksi grupių įvedimas dar labiau pagerina HPMC plėvelės formavimo savybes ir cheminį stabilumą.
5. Vanduo
Vanduo, kaip tirpiklis ir reakcijos terpė, praeina per visą HPMC gamybos procesą. Šarminimo ir eterinimo reakcijose vanduo ne tik padeda ištirpinti natrio hidroksidą ir sureguliuoti celiuliozės hidratacijos būseną, bet ir dalyvauja reguliuojant reakcijos šilumą, kad būtų užtikrinta temperatūros kontrolė viso reakcijos proceso metu. Vandens grynumas turi didelę įtaką HPMC kokybei, todėl dažniausiai reikalingas didelio grynumo dejonizuotas arba distiliuotas vanduo.
6. Organiniai tirpikliai
HPMC gamybos procese kai kuriems proceso etapams taip pat gali reikėti naudoti kai kuriuos organinius tirpiklius, tokius kaip metanolis arba etanolis. Šie tirpikliai kartais naudojami reguliuoti reakcijos sistemos klampumą, sumažinti šalutinių reakcijos produktų susidarymą arba skatinti specifines chemines reakcijas. Organinio tirpiklio pasirinkimą reikia nustatyti atsižvelgiant į gamybos proceso poreikius ir galutinio produkto panaudojimą.
7. Kitos pagalbinės medžiagos
Be pirmiau minėtų pagrindinių žaliavų, faktiniame gamybos procese gali būti naudojamos kai kurios pagalbinės medžiagos ir priedai, tokie kaip katalizatoriai, stabilizatoriai ir kt., siekiant pagerinti reakcijos efektyvumą, kontroliuoti reakcijos greitį arba pagerinti fizikines ir chemines savybes. galutinio produkto.
8. Pagrindiniai gamybos proceso žingsniai
Pagrindinius HPMC gamybos proceso etapus galima suskirstyti į tris dalis: šarminimą, eterinimą ir neutralizavimą. Pirma, celiuliozė reaguoja su natrio hidroksidu, kad šarmintų susidarytų šarminė celiuliozė. Tada eterinimas vyksta šarminei celiuliozei reaguojant su propileno oksidu ir metilo chloridu, kad susidarytų hidroksipropilo ir metoksi celiuliozės eteriai. Galiausiai, naudojant neutralizavimo, plovimo, džiovinimo ir kitus procesus, gaunami specifinio tirpumo, klampumo ir kitų charakteristikų HPMC produktai.
9. Žaliavos kokybės įtaka HPMC gaminių veikimui
Skirtingi žaliavų šaltiniai ir grynumas turi didelę įtaką galutinio HPMC kokybei ir veikimui. Pavyzdžiui, celiuliozės žaliavų grynumas ir molekulinės masės pasiskirstymas turės įtakos HPMC klampumui ir tirpumui; propileno oksido ir metilo chlorido dozavimas ir reakcijos sąlygos lems hidroksipropilo ir metoksi pakeitimo laipsnį, taip paveikdami produkto tirštinimo poveikį ir plėvelę formuojančias savybes. Todėl žaliavų atranka ir kokybės kontrolė gamybos procese yra itin svarbios.
Pagrindinės hidroksipropilmetilceliuliozės (HPMC) žaliavos yra celiuliozė, natrio hidroksidas, propileno oksidas, metilo chloridas ir vanduo. Vykstant sudėtingoms cheminėms reakcijoms šios žaliavos paverčiamos funkcine medžiaga, turinčia plačią taikymo vertę. HPMC taikymo sritis apima daugybę sričių, tokių kaip medicina, statybinės medžiagos ir maistas. Dėl gerų fizinių ir cheminių savybių jis yra būtinas daugelyje pramonės šakų.
Paskelbimo laikas: 2024-09-30