Hidroxipropilmetilceluloza (HPMC) este un important compus semisintetic de celuloză eter, care este utilizat pe scară largă în medicină, materiale de construcție, alimente, acoperiri și alte industrii. HPMC are proprietăți bune de îngroșare, emulsionare, formare de peliculă, hidratare, stabilizare și alte proprietăți, deci are o valoare de aplicare importantă în multe domenii. Principalele materii prime pentru producerea HPMC includ celuloza, hidroxidul de sodiu, propilenoxidul, clorura de metil și apa.
1. Celuloza
Celuloza este principala materie primă de bază a HPMC, de obicei derivată din fibre naturale vegetale, cum ar fi bumbacul și lemnul. Celuloza este cel mai abundent polimer organic natural de pe pământ. Structura sa moleculară este o polizaharidă cu lanț lung, compusă din unități de glucoză legate prin legături β-1,4-glicozidice. Celuloza în sine este insolubilă în apă și nu are reactivitate chimică bună. Prin urmare, sunt necesare o serie de procese de modificare chimică pentru a-și îmbunătăți solubilitatea și funcționalitatea pentru a prepara diferite produse de celuloză eterică.
2. Hidroxid de sodiu (NaOH)
Hidroxidul de sodiu, cunoscut și sub numele de sodă caustică, este un compus alcalin puternic care joacă un rol important ca alcalinizant în procesul de producție a HPMC. În stadiul incipient al producției, celuloza reacționează cu soluția de hidroxid de sodiu pentru a activa grupările hidroxil de pe lanțul molecular al celulozei, oferind astfel locuri de reacție pentru reacția de eterificare ulterioară. Această etapă se mai numește și „reacție de alcalinizare”. Celuloza alcalinizata sufera anumite modificari structurale, facand mai usoara reactia cu reactivii chimici ulteriori (cum ar fi oxidul de propilen si clorura de metil).
3. Oxid de propilenă (C3H6O)
Oxidul de propilenă este unul dintre agenții cheie de eterificare în producția de HPMC, utilizat în principal pentru a transforma grupările hidroxil din celuloză în grupări hidroxipropil. În mod specific, celuloza alcalinizată reacţionează cu propilenoxidul în anumite condiţii de temperatură şi presiune, iar grupările epoxidice active din propilenoxidul sunt conectate la lanţul molecular al celulozei printr-o reacţie de adiţie cu deschidere a inelului pentru a forma un substituent hidroxipropil. Acest proces conferă HPMC o bună solubilitate în apă și capacitate de îngroșare.
4. Clorura de metil (CH3Cl)
Clorura de metil este un alt agent de eterificare important folosit pentru a transforma grupările hidroxil ale celulozei în grupări metoxil. Clorura de metil reacționează cu grupările hidroxil de pe lanțul molecular al celulozei printr-o reacție de substituție nucleofilă pentru a produce metil celuloză. Prin această reacție de metilare, HPMC dobândește o bună hidrofobicitate, în special prezentând o solubilitate excelentă în unii solvenți organici. În plus, introducerea grupărilor metoxi îmbunătățește și mai mult proprietatea de formare a filmului și stabilitatea chimică a HPMC.
5. Apa
Apa, ca solvent și mediu de reacție, trece prin întregul proces de producție HPMC. În reacțiile de alcalinizare și eterificare, apa nu numai că ajută la dizolvarea hidroxidului de sodiu și la reglarea stării de hidratare a celulozei, dar participă și la reglarea căldurii de reacție pentru a asigura controlul temperaturii pe tot parcursul procesului de reacție. Puritatea apei are o influență importantă asupra calității HPMC și este de obicei necesară apă deionizată de înaltă puritate sau apă distilată.
6. Solvenți organici
În procesul de producție a HPMC, unele etape ale procesului pot necesita, de asemenea, utilizarea unor solvenți organici, cum ar fi metanolul sau etanolul. Acești solvenți sunt uneori utilizați pentru a ajusta vâscozitatea sistemului de reacție, pentru a reduce formarea de subproduși de reacție sau pentru a promova reacții chimice specifice. Alegerea solventului organic trebuie determinată în funcție de nevoile procesului de producție și de aplicarea produsului final.
7. Alte materiale auxiliare
Pe lângă materiile prime principale de mai sus, în procesul de producție propriu-zis, unele materiale auxiliare și aditivi, cum ar fi catalizatori, stabilizatori etc., pot fi utilizați pentru a îmbunătăți eficiența reacției, a controla viteza de reacție sau a îmbunătăți proprietățile fizice și chimice. a produsului final.
8. Principalele etape ale procesului de producție
Principalele etape ale procesului de producere a HPMC pot fi împărțite în trei părți: alcalinizare, eterificare și tratament de neutralizare. În primul rând, celuloza reacţionează cu hidroxidul de sodiu pentru a se alcaliniza pentru a forma celuloză alcalină. Apoi, eterificarea are loc în reacția celulozei alcaline cu propilenoxid și clorură de metil pentru a forma eteri de celuloză substituiți cu hidroxipropil și metoxi. În final, prin tratament de neutralizare, spălare, uscare și alte procese, se obțin produse HPMC cu solubilitate, vâscozitate și alte caracteristici specifice.
9. Efectul calității materiilor prime asupra performanței produselor HPMC
Diferitele surse de materii prime și puritatea au un impact semnificativ asupra calității și performanței HPMC-ului final. De exemplu, puritatea și distribuția greutății moleculare a materiilor prime celulozice vor afecta vâscozitatea și solubilitatea HPMC; condițiile de dozare și reacție ale oxidului de propilenă și clorurii de metil vor determina gradul de substituție cu hidroxipropil și metoxi, afectând astfel efectul de îngroșare și proprietățile peliculoase ale produsului. Prin urmare, selecția și controlul calității materiilor prime sunt cruciale în timpul procesului de producție.
Principalele materii prime ale hidroxipropilmetilcelulozei (HPMC) includ celuloza, hidroxidul de sodiu, propilenoxidul, clorura de metil și apa. Printr-o serie de reacții chimice complexe, aceste materii prime sunt transformate într-un material funcțional cu valoare de aplicare largă. Gama de aplicații a HPMC acoperă multe domenii, cum ar fi medicina, materialele de construcție și alimentele. Proprietățile sale fizice și chimice bune îl fac indispensabil în multe industrii.
Ora postării: 30-sept-2024