Гідроксипропілметилцелюлоза (HPMC) є важливою напівсинтетичною ефірною сполукою целюлози, яка широко використовується в медицині, будівельних матеріалах, харчових продуктах, покриттях та інших галузях промисловості. HPMC має хороші властивості загущення, емульгування, плівкоутворення, зволоження, стабілізації та інші властивості, тому він має важливе значення для застосування в багатьох областях. Основна сировина для виробництва HPMC включає целюлозу, гідроксид натрію, оксид пропілену, метилхлорид і воду.
1. Целюлоза
Целюлоза є основною основною сировиною для HPMC, яка зазвичай одержується з натуральних рослинних волокон, таких як бавовна та деревина. Целюлоза є найпоширенішим природним органічним полімером на землі. Його молекулярна структура являє собою довголанцюговий полісахарид, що складається з одиниць глюкози, з’єднаних β-1,4-глікозидними зв’язками. Сама целюлоза нерозчинна у воді і не має хорошої хімічної реакційної здатності. Таким чином, необхідна низка процесів хімічної модифікації, щоб підвищити його розчинність і функціональність для отримання різних ефірних продуктів целюлози.
2. Гідроксид натрію (NaOH)
Гідроксид натрію, також відомий як каустична сода, є сильною лужною сполукою, яка відіграє важливу роль як підлужувач у процесі виробництва HPMC. На ранній стадії виробництва целюлоза реагує з розчином гідроксиду натрію для активації гідроксильних груп у молекулярному ланцюзі целюлози, таким чином забезпечуючи реакційні центри для наступної реакції етерифікації. Цей етап також називають «реакцією підлужнення». Підщелачена целюлоза зазнає певних структурних змін, що полегшує реакцію з подальшими хімічними реагентами (такими як пропіленоксид і метилхлорид).
3. Пропіленоксид (C3H6O)
Пропіленоксид є одним із ключових етерифікуючих агентів у виробництві HPMC, який в основному використовується для перетворення гідроксильних груп у целюлозі на гідроксипропілові групи. Зокрема, підлужена целюлоза реагує з пропіленоксидом за певних умов температури та тиску, і активні епоксидні групи в пропіленоксиді з’єднуються з молекулярним ланцюгом целюлози через реакцію приєднання розкриття кільця з утворенням гідроксипропілового замісника. Цей процес дає HPMC хорошу розчинність у воді та здатність до згущення.
4. Метилхлорид (CH3Cl)
Метилхлорид є ще одним важливим етерифікуючим агентом, який використовується для перетворення гідроксильних груп целюлози в метоксилові групи. Метилхлорид реагує з гідроксильними групами молекулярного ланцюга целюлози через реакцію нуклеофільного заміщення з утворенням метилцелюлози. Завдяки цій реакції метилювання HPMC набуває хорошої гідрофобності, особливо демонструючи чудову розчинність у деяких органічних розчинниках. Крім того, введення метоксигруп додатково покращує властивість плівкоутворення та хімічну стабільність HPMC.
5. Вода
Вода, як розчинник і реакційне середовище, проходить через весь процес виробництва HPMC. У реакціях підлужнення та етерифікації вода не тільки допомагає розчиняти гідроксид натрію та регулювати ступінь гідратації целюлози, але також бере участь у регулюванні теплоти реакції для забезпечення контролю температури протягом усього процесу реакції. Чистота води має важливий вплив на якість HPMC, і зазвичай потрібна деіонізована або дистильована вода високої чистоти.
6. Органічні розчинники
У процесі виробництва HPMC деякі етапи процесу також можуть вимагати використання деяких органічних розчинників, таких як метанол або етанол. Ці розчинники іноді використовуються для регулювання в’язкості реакційної системи, зменшення утворення побічних продуктів реакції або стимулювання певних хімічних реакцій. Вибір органічного розчинника необхідно визначати відповідно до потреб виробничого процесу та застосування кінцевого продукту.
7. Інші допоміжні матеріали
На додаток до вищезазначеної основної сировини, у фактичному виробничому процесі можуть використовуватися деякі допоміжні матеріали та добавки, такі як каталізатори, стабілізатори тощо, щоб покращити ефективність реакції, контролювати швидкість реакції або покращити фізико-хімічні властивості. кінцевого продукту.
8. Основні етапи виробничого процесу
Основні етапи процесу виробництва HPMC можна розділити на три частини: підлужнення, етерифікація та нейтралізаційна обробка. Спочатку целюлоза реагує з гідроксидом натрію, підлужнюючи, утворюючи лужну целюлозу. Потім етерифікація відбувається в реакції лужної целюлози з пропіленоксидом і метилхлоридом з утворенням гідроксипропілового та метоксизаміщеного ефірів целюлози. Нарешті, шляхом нейтралізаційної обробки, промивання, сушіння та інших процесів отримують продукти HPMC зі специфічною розчинністю, в'язкістю та іншими характеристиками.
9. Вплив якості сировини на продуктивність продукції HPMC
Різні джерела сировини та чистота суттєво впливають на якість і продуктивність кінцевого HPMC. Наприклад, чистота та розподіл молекулярної маси целюлозної сировини впливатимуть на в’язкість і розчинність HPMC; Дозування та умови реакції пропіленоксиду та метилхлориду визначатимуть ступінь гідроксипропілового та метоксизаміщення, таким чином впливаючи на ефект загущення та плівкоутворювальні властивості продукту. Тому відбір і контроль якості сировини є вирішальними в процесі виробництва.
Основна сировина гідроксипропілметилцелюлози (HPMC) включає целюлозу, гідроксид натрію, оксид пропілену, метилхлорид і воду. За допомогою серії складних хімічних реакцій ця сировина перетворюється на функціональний матеріал із широким застосуванням. Діапазон застосування HPMC охоплює багато сфер, таких як медицина, будівельні матеріали та харчові продукти. Його хороші фізико-хімічні властивості роблять його незамінним у багатьох галузях промисловості.
Час публікації: 30 вересня 2024 р