Hidroxipropil metilceluloză (HPMC)este un compus polimeric multifuncțional în apă, utilizat pe scară largă în domeniul construcțiilor, medicamentelor, produselor cosmetice, industriei alimentare și petroliere. Se bazează pe celuloză naturală a plantelor și se obține prin reacții de modificare chimică. Are o solubilitate bună în apă, îngroșare, formare de film și proprietăți de aderență. Producția industrială de Kimacell®HPMC implică în principal reacția de modificare a celulozei. Reacțiile comune de modificare includ metilarea și hidroxipropilarea.
1. Materii prime și pretratarea HPMC
Materiile prime celuloze: Producția de HPMC începe cu celuloză naturală. Sursele comune includ fibre vegetale, cum ar fi pulpa de lemn, bumbac și cânepă. Pentru a asigura progresul neted al reacțiilor ulterioare, celuloza trebuie de obicei pretratată pentru a elimina impuritățile și a crește activitatea de reacție.
Etape de pretratare: pretratarea celulozei include, în general, etape precum spălarea, uscarea și zdrobirea pentru a prelucra celuloza în formă granulară sau pudră pentru reacții chimice ulterioare.
2. Procesul de sinteză al HPMC
Procesul de sinteză al HPMC include în principal reacții de metilare și hidroxipropilare, care sunt efectuate în condiții alcaline. Procesul specific de producție include următorii pași:
Activarea celulozei: Pentru a face celuloza mai ușor să reacționeze chimic, este de obicei necesară tratarea celulozei cu o soluție alcalină, cum ar fi hidroxidul de sodiu (NaOH) pentru a obține o matrice de celuloză umflată. În această etapă, cristalinitatea celulozei scade și structura devine mai slabă, ceea ce este util pentru modificarea chimică ulterioară.
Reacție de metilare: reacția de metilare modifică molecula de celuloză prin introducerea unei grupe de metil (-ch₃). Agenții de metilare utilizați frecvent sunt clorura de metil (CH₃CL) sau cloroform (CHCL₃). În prezența hidroxidului de sodiu, agentul de metilare reacționează cu celuloză pentru a înlocui unele dintre grupările hidroxil (-OH) pe molecula de celuloză cu grupări metil (-Ch₃), formând astfel metil celuloză.
Reacție de hidroxipropilare: După finalizarea metilizării, oxidul de propilenă (PO) este de obicei utilizat ca reactant pentru a introduce o grupă hidroxipropil (-Ch₂ch (OH) CH₃). Reacția se realizează în condiții alcaline. Reacția de hidroxipropilare înlocuiește unele dintre grupele de metoxi de pe molecula de celuloză cu grupe hidroxipropil, formând astfel HPMC.
Controlul reacției: Pe parcursul întregului proces de reacție, temperatura, timpul și raportul dintre reactanți trebuie controlate cu precizie pentru a se asigura că greutatea moleculară, gradul de hidroxipropilare și gradul de metilare a Kimacell®HPMC îndeplinesc cerințele produsului. În general, temperatura de reacție este controlată între 30 și 80 ° C, iar timpul de reacție variază de la câteva ore la mai mult de zece ore.
Neutralizare și purificare: După finalizarea reacției, produsul trebuie să fie neutralizat și purificat, de obicei prin adăugarea de acid (cum ar fi acidul acetic, acidul clorhidric, etc.) pentru a neutraliza excesul de substanțe alcaline. Etapele de purificare includ spălarea, filtrarea, uscarea și alte procese pentru a elimina materiile prime nereacționate, solvenții și produsele secundare.
3. Uscarea și ambalarea produsului
Uscare: HPMC purificat există de obicei sub formă de pulbere solubilă în apă, iar umiditatea trebuie îndepărtată prin uscare prin pulverizare, uscare în vid și alte metode. Produsul uscat ar trebui să mențină un conținut scăzut de umiditate, de obicei controlat sub 5%, pentru a împiedica produsul să se lipească și să delicece.
Ambalaj: HPMC uscat este ambalat sub formă de pulbere, iar procesul de ambalare necesită un tratament rezistent la umiditate. De obicei, este ambalat în pungi de polietilenă, pungi de hârtie sau pungi compozite pentru un transport și depozitare ușoară.
4. Controlul calității și standardele produsului
În procesul de producție al HPMC, este esențial un control strict al calității. Calitatea HPMC depinde nu numai de calitatea materiilor prime, ci și de factori precum condițiile de reacție și procesele de post-procesare. De obicei, producătorii efectuează inspecții de calitate în conformitate cu standardele internaționale și regionale. Indicatorii de calitate comuni includ:
Solubilitate: HPMC ar trebui să aibă o solubilitate bună a apei, iar rata de solubilitate și dizolvare trebuie să îndeplinească cerințele specificate.
Vâscozitate: vâscozitatea HPMC afectează în mod direct efectul său de aplicare, iar diferite produse au cerințe de vâscozitate diferite. Metodele comune de testare a vâscozității includ metoda vâscozității Brookfield.
Puritate și impurități: Conținutul de impuritate în produsele HPMC ar trebui controlat în intervalul specificat pentru a asigura puritatea ridicată a produsului.
Mărimea particulelor: în funcție de nevoile diferitelor câmpuri de aplicare, dimensiunea particulelor HPMC poate varia, iar produsele fine sau produsele granulare vor avea scenarii de aplicare diferite.
5. Câmpurile de aplicație ale HPMC
HPMC este utilizat pe scară largă în multe industrii și are o valoare comercială importantă.
Industria construcțiilor: HPMC este utilizat pe scară largă ca agent de îngroșare și de reținere a apei în materiale de construcție, cum ar fi mortarul de ciment, mortarul uscat și adezivii de gresie, care pot îmbunătăți performanța în construcție și retenția de apă a materialelor.
Industria farmaceutică: HPMC are aplicații importante în câmpul farmaceutic ca cochilii de capsule, adezivi pentru tablete și transportatori de medicamente cu eliberare controlată.
Industria alimentară: în alimente, HPMC este utilizat ca îngroșare, stabilizator, emulgator etc., care poate îmbunătăți textura și gustul alimentelor.
Industria cosmetică: HPMC este utilizat ca agent de îngroșare și de formare a filmului în produse cosmetice și este utilizat la fabricarea de produse precum loțiuni și creme.
Alte câmpuri: Kimacell®HPMC este, de asemenea, utilizat pe scară largă în industrii precum petrol, textile, hârtie și acoperiri.
Producția industrială aHPMCTransformă celuloza naturală într-un compus polimer solubil în apă cu proprietăți multifuncționale printr-o serie de reacții de modificare chimică. Prin controlul precis al condițiilor de reacție și al proceselor post-tratament, se pot obține produse HPMC care îndeplinesc diferite cerințe de aplicare. Cu aplicarea pe scară largă a HPMC, tot mai multe inovații de cercetare și tehnologie vor continua să promoveze îmbunătățirea procesului de producție și a calității produselor.
Timpul post: 27-2025 ianuarie