Hidroksipropilmetilceluloze (HPMC) ir nozīmīgs daļēji sintētisks celulozes ētera savienojums, ko plaši izmanto medicīnā, būvmateriālos, pārtikā, pārklājumos un citās nozarēs. HPMC piemīt labas sabiezēšanas, emulgācijas, plēvi veidojošas, mitrinošas, stabilizējošas un citas īpašības, tāpēc tam ir svarīga pielietojuma vērtība daudzās jomās. Galvenās izejvielas HPMC ražošanai ir celuloze, nātrija hidroksīds, propilēnoksīds, metilhlorīds un ūdens.
1. Celuloze
Celuloze ir galvenā HPMC izejviela, ko parasti iegūst no dabīgām augu šķiedrām, piemēram, kokvilnas un koka. Celuloze ir visizplatītākais dabiskais organiskais polimērs uz zemes. Tā molekulārā struktūra ir garas ķēdes polisaharīds, kas sastāv no glikozes vienībām, kas savienotas ar β-1,4-glikozīdu saitēm. Celuloze pati par sevi nešķīst ūdenī un tai nav laba ķīmiskā reaktivitāte. Tāpēc, lai uzlabotu tā šķīdību un funkcionalitāti, lai sagatavotu dažādus celulozes ētera produktus, ir jāveic virkne ķīmisko modifikāciju procesu.
2. Nātrija hidroksīds (NaOH)
Nātrija hidroksīds, kas pazīstams arī kā kaustiskā soda, ir spēcīgs sārmains savienojums, kam ir svarīga loma kā sārmains HPMC ražošanas procesā. Ražošanas sākumposmā celuloze reaģē ar nātrija hidroksīda šķīdumu, lai aktivizētu hidroksilgrupas celulozes molekulārajā ķēdē, tādējādi nodrošinot reakcijas vietas turpmākajai ēterizācijas reakcijai. Šo soli sauc arī par "sārmināšanas reakciju". Sārminātajā celulozē tiek veiktas noteiktas strukturālas izmaiņas, padarot to vieglāku reakciju ar nākamajiem ķīmiskajiem reaģentiem (piemēram, propilēna oksīdu un metilhlorīdu).
3. Propilēna oksīds (C3H6O)
Propilēna oksīds ir viens no galvenajiem ēterēšanas līdzekļiem HPMC ražošanā, ko galvenokārt izmanto, lai celulozes hidroksilgrupas pārveidotu par hidroksipropilgrupām. Konkrēti, sārmainā celuloze reaģē ar propilēna oksīdu noteiktos temperatūras un spiediena apstākļos, un aktīvās epoksīda grupas propilēna oksīdā tiek savienotas ar celulozes molekulāro ķēdi caur gredzena atvēršanas pievienošanas reakciju, veidojot hidroksipropila aizvietotāju. Šis process nodrošina HPMC labu šķīdību ūdenī un spēju sabiezēt.
4. Metilhlorīds (CH3Cl)
Metilhlorīds ir vēl viens svarīgs ēterizējošs līdzeklis, ko izmanto, lai celulozes hidroksilgrupas pārveidotu par metoksilgrupām. Metilhlorīds reaģē ar celulozes molekulārās ķēdes hidroksilgrupām, izmantojot nukleofilās aizvietošanas reakciju, veidojot metilcelulozi. Ar šo metilēšanas reakciju HPMC iegūst labu hidrofobitāti, īpaši uzrādot lielisku šķīdību dažos organiskos šķīdinātājos. Turklāt metoksigrupu ieviešana vēl vairāk uzlabo HPMC plēvi veidojošo īpašību un ķīmisko stabilitāti.
5. Ūdens
Ūdens kā šķīdinātājs un reakcijas vide iet cauri visam HPMC ražošanas procesam. Sārmināšanas un ēterizācijas reakcijās ūdens ne tikai palīdz izšķīdināt nātrija hidroksīdu un pielāgot celulozes hidratācijas stāvokli, bet arī piedalās reakcijas siltuma regulēšanā, lai nodrošinātu temperatūras kontroli visā reakcijas procesā. Ūdens tīrība būtiski ietekmē HPMC kvalitāti, un parasti ir nepieciešams augstas tīrības pakāpes dejonizēts ūdens vai destilēts ūdens.
6. Organiskie šķīdinātāji
HPMC ražošanas procesā dažos procesa posmos var būt nepieciešams izmantot arī dažus organiskos šķīdinātājus, piemēram, metanolu vai etanolu. Šos šķīdinātājus dažreiz izmanto, lai pielāgotu reakcijas sistēmas viskozitāti, samazinātu reakcijas blakusproduktu veidošanos vai veicinātu specifiskas ķīmiskas reakcijas. Organiskā šķīdinātāja izvēle ir jānosaka atbilstoši ražošanas procesa vajadzībām un gala produkta pielietojumam.
7. Citi palīgmateriāli
Papildus iepriekšminētajām galvenajām izejvielām faktiskajā ražošanas procesā var izmantot dažus palīgmateriālus un piedevas, piemēram, katalizatorus, stabilizatorus utt., Lai uzlabotu reakcijas efektivitāti, kontrolētu reakcijas ātrumu vai uzlabotu fizikālās un ķīmiskās īpašības. no gala produkta.
8. Ražošanas procesa galvenie soļi
Galvenos HPMC ražošanas procesa posmus var iedalīt trīs daļās: sārmināšana, ēterifikācija un neitralizācija. Pirmkārt, celuloze reaģē ar nātrija hidroksīdu, lai sārminātu, veidojot sārmu celulozi. Pēc tam ēterizācija notiek sārmu celulozes reakcijā ar propilēna oksīdu un metilhlorīdu, veidojot hidroksipropil- un metoksi-aizvietotus celulozes ēterus. Visbeidzot, izmantojot neitralizācijas apstrādi, mazgāšanu, žāvēšanu un citus procesus, tiek iegūti HPMC produkti ar specifisku šķīdību, viskozitāti un citām īpašībām.
9. Izejvielu kvalitātes ietekme uz HPMC produktu veiktspēju
Dažādi izejvielu avoti un tīrība būtiski ietekmē gala HPMC kvalitāti un veiktspēju. Piemēram, celulozes izejvielu tīrība un molekulmasas sadalījums ietekmēs HPMC viskozitāti un šķīdību; propilēnoksīda un metilhlorīda dozēšana un reakcijas apstākļi noteiks hidroksipropila un metoksi aizstāšanas pakāpi, tādējādi ietekmējot produkta sabiezēšanas efektu un plēvi veidojošās īpašības. Tāpēc izejvielu izvēlei un kvalitātes kontrolei ražošanas procesā ir izšķiroša nozīme.
Galvenās hidroksipropilmetilcelulozes (HPMC) izejvielas ir celuloze, nātrija hidroksīds, propilēnoksīds, metilhlorīds un ūdens. Veicot virkni sarežģītu ķīmisku reakciju, šīs izejvielas tiek pārveidotas par funkcionālu materiālu ar plašu pielietojuma vērtību. HPMC pielietojuma klāsts aptver daudzas jomas, piemēram, medicīnu, būvmateriālus un pārtiku. Tā labās fizikālās un ķīmiskās īpašības padara to neaizstājamu daudzās nozarēs.
Publicēšanas laiks: 30. septembris 2024