Hydroksypropylmetylcellulose (HPMC) er en viktig semisyntetisk celluloseeterforbindelse, som er mye brukt i medisin, byggematerialer, mat, belegg og andre industrier. HPMC har gode fortyknings-, emulgerings-, filmdannende, fuktighetsgivende, stabiliserings- og andre egenskaper, så det har viktig bruksverdi på mange felt. De viktigste råvarene for produksjon av HPMC inkluderer cellulose, natriumhydroksid, propylenoksid, metylklorid og vann.
1. Cellulose
Cellulose er den viktigste grunnleggende råvaren til HPMC, vanligvis avledet fra naturlige plantefibre som bomull og tre. Cellulose er den mest tallrike naturlige organiske polymeren på jorden. Dens molekylære struktur er et langkjedet polysakkarid sammensatt av glukoseenheter forbundet med β-1,4-glykosidbindinger. Cellulose i seg selv er uløselig i vann og har ikke god kjemisk reaktivitet. Derfor kreves en rekke kjemiske modifikasjonsprosesser for å forbedre dens løselighet og funksjonalitet for å fremstille forskjellige celluloseeterprodukter.
2. Natriumhydroksid (NaOH)
Natriumhydroksid, også kjent som kaustisk soda, er en sterk alkalisk forbindelse som spiller en viktig rolle som alkaliseringsmiddel i produksjonsprosessen av HPMC. I det tidlige stadiet av produksjonen reagerer cellulose med natriumhydroksidløsning for å aktivere hydroksylgruppene på cellulosemolekylkjeden, og gir derved reaksjonssteder for den påfølgende foretringsreaksjonen. Dette trinnet kalles også "alkaliseringsreaksjon". Den alkaliserte cellulosen gjennomgår visse strukturelle endringer, noe som gjør det lettere å reagere med påfølgende kjemiske reagenser (som propylenoksid og metylklorid).
3. Propylenoksid (C3H6O)
Propylenoksid er et av de viktigste foretringsmidlene i HPMC-produksjon, hovedsakelig brukt til å omdanne hydroksylgruppene i cellulose til hydroksypropylgrupper. Spesielt reagerer den alkaliserte cellulosen med propylenoksid under visse temperatur- og trykkforhold, og de aktive epoksygruppene i propylenoksid er koblet til molekylkjeden av cellulose gjennom en ringåpningsaddisjonsreaksjon for å danne en hydroksypropylsubstituent. Denne prosessen gir HPMC god vannløselighet og fortykningsevne.
4. Metylklorid (CH3Cl)
Metylklorid er et annet viktig foretringsmiddel som brukes til å omdanne hydroksylgruppene i cellulose til metoksylgrupper. Metylklorid reagerer med hydroksylgruppene på cellulosemolekylkjeden gjennom en nukleofil substitusjonsreaksjon for å produsere metylcellulose. Gjennom denne metyleringsreaksjonen oppnår HPMC god hydrofobitet, og viser spesielt utmerket løselighet i noen organiske løsningsmidler. I tillegg forbedrer introduksjonen av metoksygrupper den filmdannende egenskapen og den kjemiske stabiliteten til HPMC ytterligere.
5. Vann
Vann, som løsningsmiddel og reaksjonsmedium, går gjennom hele HPMC-produksjonsprosessen. I alkaliserings- og foretringsreaksjonene hjelper vann ikke bare med å løse opp natriumhydroksid og justere hydratiseringstilstanden til cellulose, men deltar også i reguleringen av reaksjonsvarmen for å sikre temperaturkontroll gjennom hele reaksjonsprosessen. Vannets renhet har en viktig innflytelse på kvaliteten til HPMC, og avionisert vann med høy renhet eller destillert vann er vanligvis nødvendig.
6. Organiske løsemidler
I produksjonsprosessen av HPMC kan noen prosesstrinn også kreve bruk av noen organiske løsningsmidler, slik som metanol eller etanol. Disse løsningsmidlene brukes noen ganger for å justere viskositeten til reaksjonssystemet, redusere dannelsen av reaksjonsbiprodukter eller fremme spesifikke kjemiske reaksjoner. Valget av organisk løsningsmiddel må bestemmes i henhold til behovene til produksjonsprosessen og bruken av sluttproduktet.
7. Andre hjelpemidler
I tillegg til de ovennevnte hovedråstoffene, i selve produksjonsprosessen, kan noen hjelpematerialer og tilsetningsstoffer, som katalysatorer, stabilisatorer, etc., brukes til å forbedre reaksjonseffektiviteten, kontrollere reaksjonshastigheten eller forbedre de fysiske og kjemiske egenskapene av sluttproduktet.
8. Hovedtrinn i produksjonsprosessen
De viktigste prosesstrinnene for å produsere HPMC kan deles inn i tre deler: alkalisering, foretring og nøytraliseringsbehandling. Først reagerer cellulose med natriumhydroksid for å alkalisere for å danne alkalicellulose. Deretter skjer foretring i reaksjonen av alkalicellulose med propylenoksid og metylklorid for å danne hydroksypropyl- og metoksysubstituerte celluloseetere. Til slutt, gjennom nøytraliseringsbehandling, vasking, tørking og andre prosesser, oppnås HPMC-produkter med spesifikk løselighet, viskositet og andre egenskaper.
9. Effekten av råvarekvalitet på ytelsen til HPMC-produkter
Ulike råmaterialekilder og renhet har en betydelig innvirkning på kvaliteten og ytelsen til den endelige HPMC. For eksempel vil renheten og molekylvektsfordelingen til celluloseråmaterialer påvirke viskositeten og løseligheten til HPMC; Doseringen og reaksjonsbetingelsene for propylenoksid og metylklorid vil bestemme graden av hydroksypropyl- og metoksysubstitusjon, og dermed påvirke produktets fortykningseffekt og filmdannende egenskaper. Derfor er valg og kvalitetskontroll av råvarer avgjørende under produksjonsprosessen.
De viktigste råvarene til hydroksypropylmetylcellulose (HPMC) inkluderer cellulose, natriumhydroksid, propylenoksid, metylklorid og vann. Gjennom en rekke komplekse kjemiske reaksjoner omdannes disse råvarene til et funksjonelt materiale med bred bruksverdi. Bruksområdet til HPMC dekker mange felt som medisin, byggematerialer og mat. Dens gode fysiske og kjemiske egenskaper gjør den uunnværlig i mange bransjer.
Innleggstid: 30. september 2024