Hydroxypropylmetylcelulóza (HPMC) je dôležitá polosyntetická zlúčenina éteru celulózy, ktorá sa široko používa v medicíne, stavebných materiáloch, potravinárstve, náteroch a inom priemysle. HPMC má dobré zahusťovacie, emulgačné, filmotvorné, zvlhčovacie, stabilizačné a ďalšie vlastnosti, takže má dôležitú aplikačnú hodnotu v mnohých oblastiach. Medzi hlavné suroviny na výrobu HPMC patrí celulóza, hydroxid sodný, propylénoxid, metylchlorid a voda.
1. Celulóza
Celulóza je hlavnou základnou surovinou HPMC, ktorá sa zvyčajne získava z prírodných rastlinných vlákien, ako je bavlna a drevo. Celulóza je najrozšírenejší prírodný organický polymér na Zemi. Jeho molekulárna štruktúra je polysacharid s dlhým reťazcom zložený z glukózových jednotiek spojených β-1,4-glykozidovými väzbami. Samotná celulóza je nerozpustná vo vode a nemá dobrú chemickú reaktivitu. Preto je potrebný rad chemických modifikačných procesov na zvýšenie jeho rozpustnosti a funkčnosti na prípravu rôznych produktov éterov celulózy.
2. Hydroxid sodný (NaOH)
Hydroxid sodný, tiež známy ako lúh sodný, je silná alkalická zlúčenina, ktorá hrá dôležitú úlohu ako alkalizátor vo výrobnom procese HPMC. V počiatočnom štádiu výroby celulóza reaguje s roztokom hydroxidu sodného, aby sa aktivovali hydroxylové skupiny na molekulovom reťazci celulózy, čím sa vytvorili reakčné miesta pre následnú eterifikačnú reakciu. Tento krok sa tiež nazýva „alkalizačná reakcia“. Alkalizovaná celulóza prechádza určitými štrukturálnymi zmenami, čo uľahčuje reakciu s následnými chemickými činidlami (ako je propylénoxid a metylchlorid).
3. Propylénoxid (C3H6O)
Propylénoxid je jedným z kľúčových éterifikačných činidiel pri výrobe HPMC, ktorý sa používa hlavne na premenu hydroxylových skupín v celulóze na hydroxypropylové skupiny. Konkrétne, alkalizovaná celulóza reaguje s propylénoxidom za určitých teplotných a tlakových podmienok a aktívne epoxidové skupiny v propylénoxide sú pripojené k molekulovému reťazcu celulózy prostredníctvom adičnej reakcie s otvorením kruhu za vzniku hydroxypropylového substituenta. Tento proces poskytuje HPMC dobrú rozpustnosť vo vode a schopnosť zahusťovania.
4. Metylchlorid (CH3CI)
Metylchlorid je ďalším dôležitým éterifikačným činidlom používaným na premenu hydroxylových skupín celulózy na metoxylové skupiny. Metylchlorid reaguje s hydroxylovými skupinami na molekulovom reťazci celulózy prostredníctvom nukleofilnej substitučnej reakcie za vzniku metylcelulózy. Prostredníctvom tejto metylačnej reakcie získava HPMC dobrú hydrofóbnosť, najmä vykazuje vynikajúcu rozpustnosť v niektorých organických rozpúšťadlách. Okrem toho zavedenie metoxyskupín ďalej zlepšuje filmotvornú vlastnosť a chemickú stabilitu HPMC.
5. Voda
Voda ako rozpúšťadlo a reakčné médium prechádza celým výrobným procesom HPMC. Pri alkalizačných a eterifikačných reakciách voda pomáha nielen rozpúšťať hydroxid sodný a upravovať hydratačný stav celulózy, ale podieľa sa aj na regulácii reakčného tepla, aby sa zabezpečila kontrola teploty počas celého reakčného procesu. Čistota vody má dôležitý vplyv na kvalitu HPMC a zvyčajne sa vyžaduje vysoko čistá deionizovaná voda alebo destilovaná voda.
6. Organické rozpúšťadlá
Vo výrobnom procese HPMC môžu niektoré procesné kroky vyžadovať aj použitie niektorých organických rozpúšťadiel, ako je metanol alebo etanol. Tieto rozpúšťadlá sa niekedy používajú na úpravu viskozity reakčného systému, na zníženie tvorby vedľajších produktov reakcie alebo na podporu špecifických chemických reakcií. Výber organického rozpúšťadla je potrebné určiť podľa potrieb výrobného procesu a aplikácie konečného produktu.
7. Ostatné pomocné materiály
Okrem vyššie uvedených hlavných surovín sa v skutočnom výrobnom procese môžu použiť niektoré pomocné materiály a prísady, ako sú katalyzátory, stabilizátory atď., Na zlepšenie účinnosti reakcie, riadenie rýchlosti reakcie alebo zlepšenie fyzikálnych a chemických vlastností. konečného produktu.
8. Hlavné kroky výrobného procesu
Hlavné kroky procesu výroby HPMC možno rozdeliť do troch častí: alkalizácia, éterifikácia a neutralizácia. Po prvé, celulóza reaguje s hydroxidom sodným na alkalizáciu za vzniku alkalickej celulózy. Potom dochádza k éterifikácii pri reakcii alkalickej celulózy s propylénoxidom a metylchloridom za vzniku hydroxypropylových a metoxysubstituovaných celulózových éterov. Nakoniec sa neutralizáciou, premývaním, sušením a inými procesmi získajú produkty HPMC so špecifickou rozpustnosťou, viskozitou a inými vlastnosťami.
9. Vplyv kvality surovín na výkonnosť produktov HPMC
Rôzne zdroje surovín a čistota majú významný vplyv na kvalitu a výkon finálnej HPMC. Napríklad čistota a distribúcia molekulovej hmotnosti celulózových surovín ovplyvní viskozitu a rozpustnosť HPMC; dávkovanie a reakčné podmienky propylénoxidu a metylchloridu určia stupeň hydroxypropylovej a metoxylovej substitúcie, čím sa ovplyvní zahusťovací účinok a filmotvorné vlastnosti produktu. Preto je výber a kontrola kvality surovín počas výrobného procesu kľúčová.
Medzi hlavné suroviny hydroxypropylmetylcelulózy (HPMC) patrí celulóza, hydroxid sodný, propylénoxid, metylchlorid a voda. Prostredníctvom série zložitých chemických reakcií sa tieto suroviny premieňajú na funkčný materiál so širokou aplikačnou hodnotou. Rozsah použitia HPMC pokrýva mnoho oblastí, ako je medicína, stavebné materiály a potraviny. Jeho dobré fyzikálne a chemické vlastnosti ho robia nenahraditeľným v mnohých priemyselných odvetviach.
Čas odoslania: 30. septembra 2024