كيف يتم تحضير ميثيل هيدروكسي إيثيل السليلوز؟

الخلفية والنظرة العامة

إيثر السليلوز مادة كيميائية دقيقة بوليمرية شائعة الاستخدام، تُصنع من بوليمر السليلوز الطبيعي عبر المعالجة الكيميائية. بعد تصنيع نترات السليلوز وأسيتات السليلوز في القرن التاسع عشر، طوّر الكيميائيون سلسلة من مشتقات السليلوز من العديد من إيثرات السليلوز، واكتُشفت مجالات تطبيقية جديدة باستمرار، شملت العديد من القطاعات الصناعية. منتجات إيثر السليلوز، مثل الصوديوم،كربوكسي ميثيل السليلوز (CMC), إيثيل السليلوز (EC), هيدروكسي إيثيل السليلوز (HEC), هيدروكسي بروبيل السليلوز (HPC), ميثيل هيدروكسي إيثيل السليلوز (MHEC)وميثيل هيدروكسي بروبيل السليلوز (MHPC)وتُعرف إيثرات السليلوز وغيرها من إيثرات السليلوز باسم "الغلوتامات أحادية الصوديوم الصناعية" وقد استخدمت على نطاق واسع في حفر النفط والبناء والطلاء والأغذية والأدوية والمواد الكيميائية اليومية.

هيدروكسي إيثيل ميثيل سليلوز (MHPC) مسحوق أبيض عديم الرائحة والطعم وغير سام، يُذاب في الماء البارد ليشكل محلولًا لزجًا شفافًا. يتميز بخصائص التكثيف، والترابط، والتشتيت، والاستحلاب، وتكوين طبقة رقيقة، والتعليق، والامتصاص، والتجلط، والنشاط السطحي، والحفاظ على الرطوبة، وحماية الغرواني. بفضل وظيفة النشاط السطحي للمحلول المائي، يمكن استخدامه كعامل حماية غرواني، ومستحلب، ومشتت. يتميز محلول هيدروكسي إيثيل ميثيل سليلوز المائي بخصائص محبة للماء، وهو عامل فعال لاحتباس الماء. ولأنه يحتوي على مجموعات هيدروكسي إيثيل، فإنه يتميز بقدرة جيدة على مقاومة العفن، وثبات جيد للزوجة، ومقاومة جيدة للعفن أثناء التخزين طويل الأمد.

يُحضَّر هيدروكسي إيثيل ميثيل سلولوز (HEMC) بإضافة بدائل أكسيد الإيثيلين (MS 0.3~0.4) إلى ميثيل سلولوز (MC)، ويتميز بمقاومته للأملاح أفضل من البوليمرات غير المعدلة. كما أن درجة حرارة تجلُّم ميثيل سلولوز أعلى من درجة حرارة تجلُّم ميثيل سلولوز (MC).

بناء

ميزة

الخصائص الرئيسية لهيدروكسي إيثيل ميثيل السليلوز (HEMC) هي:

١. الذوبانية: قابلة للذوبان في الماء وبعض المذيبات العضوية. يمكن إذابة HEMC في الماء البارد. يُحدَّد أعلى تركيز لها فقط من خلال اللزوجة. تختلف الذوبانية باختلاف اللزوجة. كلما انخفضت اللزوجة، زادت الذوبانية.

2. مقاومة الأملاح: منتجات HEMC هي إيثرات سليلوزية غير أيونية وليست بوليمرات إلكتروليتية، وبالتالي فهي مستقرة نسبيًا في المحاليل المائية عندما توجد أملاح معدنية أو إلكتروليتات عضوية، ولكن الإضافة المفرطة للإلكتروليتات يمكن أن تسبب التجلط والترسيب.

3. النشاط السطحي: بسبب الوظيفة السطحية النشطة للمحلول المائي، يمكن استخدامه كعامل حماية غرواني ومستحلب ومشتت.

4. الجل الحراري: عندما يتم تسخين المحلول المائي لمنتجات HEMC إلى درجة حرارة معينة، فإنه يصبح معتمًا ويتحول إلى هلام ويترسب، ولكن عندما يتم تبريده باستمرار، فإنه يعود إلى حالة المحلول الأصلية، ودرجة الحرارة التي يحدث عندها هذا الهلام والترسيب تعتمد بشكل أساسي على مواد التشحيم، ومساعدات التعليق، والغرويات الواقية، والمستحلبات وما إلى ذلك.

5. الخمول الأيضي وانخفاض الرائحة والرائحة: يستخدم HEMC على نطاق واسع في الأغذية والأدوية لأنه لن يتم استقلابه وله رائحة ورائحة منخفضة.

6. مقاومة العفن: تتمتع مادة HEMC بمقاومة جيدة نسبيًا للعفن وثبات جيد في اللزوجة أثناء التخزين طويل الأمد.

7. استقرار الرقم الهيدروجيني: لا تتأثر لزوجة المحلول المائي لمنتجات HEMC تقريبًا بالأحماض أو القلويات، وتكون قيمة الرقم الهيدروجيني مستقرة نسبيًا في نطاق 3.0 إلى 11.0.

طلب

يُمكن استخدام هيدروكسي إيثيل ميثيل سلولوز كعامل حماية غرواني، ومستحلب، ومشتت، نظرًا لوظيفته النشطة سطحيًا في المحاليل المائية. أمثلة على تطبيقاته:

١. تأثير هيدروكسي إيثيل ميثيل سلولوز على أداء الأسمنت. هيدروكسي إيثيل ميثيل سلولوز مسحوق أبيض عديم الرائحة والطعم وغير سام، يُذاب في الماء البارد لتكوين محلول لزج شفاف. يتميز بخصائص التكثيف، والترابط، والتشتيت، والاستحلاب، وتكوين طبقة رقيقة، والتعليق، والامتصاص، والتجلط، والنشاط السطحي، والحفاظ على الرطوبة، وحماية المادة الغروانية. ونظرًا لوظيفة النشاط السطحي للمحلول المائي، يمكن استخدامه كعامل حماية غرواني، ومستحلب، ومشتت. يتميز محلول هيدروكسي إيثيل ميثيل سلولوز المائي بخصائص محبة للماء، وهو عامل فعال لاحتباس الماء.

2. يتم تحضير طلاء بارز شديد المرونة، مصنوع من المواد الخام التالية على أجزاء حسب الوزن: 150-200 جم من الماء منزوع الأيونات؛ 60-70 جم من مستحلب الأكريليك النقي؛ 550-650 جم من الكالسيوم الثقيل؛ 70-90 جم من بودرة التلك؛ محلول مائي من السليلوز القاعدي 30-40 جم؛ محلول مائي من الليجنوسليولوز 10-20 جم؛ مساعد تشكيل الفيلم 4-6 جم؛ مطهر ومبيد للفطريات 1.5-2.5 جم؛ مشتت 1.8-2.2 جم؛ عامل ترطيب 1.8-2.2 جم؛ 3.5-4.5 جم؛ إيثيلين جليكول 9-11 جم؛ يتم تصنيع المحلول المائي لهيدروكسي إيثيل ميثيل السليلوز عن طريق إذابة 2-4٪ من هيدروكسي إيثيل ميثيل السليلوز في الماء؛ يتم تحضير المحلول المائي للسليولوز من 1-3% من اللينوسليولوز عن طريق إذابته في الماء.

تحضير

طريقة تحضير هيدروكسي إيثيل ميثيل سليلوز، باستخدام القطن المكرر كمادة خام، وأكسيد الإيثيلين كعامل إيثر لتحضير هيدروكسي إيثيل ميثيل سليلوز. المكونات الوزنية للمواد الخام لتحضير هيدروكسي إيثيل ميثيل سليلوز هي كما يلي: 700-800 جزء من خليط التولوين والأيزوبروبانول كمذيب، 30-40 جزءًا من الماء، 70-80 جزءًا من هيدروكسيد الصوديوم، 80-85 جزءًا من القطن المكرر، 20-28 جزءًا من أوكسي إيثان، 80-90 جزءًا من كلوريد الميثيل، 16-19 جزءًا من حمض الأسيتيك الجليدي. الخطوات المحددة هي:

الخطوة الأولى، في غلاية التفاعل، أضف خليط التولوين والإيزوبروبانول والماء وهيدروكسيد الصوديوم، وقم بتسخينه حتى 60-80 درجة مئوية، واحتفظ به دافئًا لمدة 20-40 دقيقة؛

الخطوة الثانية، القلوية: تبريد المواد المذكورة أعلاه إلى 30-50 درجة مئوية، إضافة القطن المكرر، رش خليط التولوين والأيزوبروبانول المذيب، التفريغ إلى 0.006 ميجا باسكال، ملء النيتروجين لمدة 3 استبدالات، وبعد الاستبدال القلوية، شروط القلوية هي: وقت القلوية هو 2 ساعة، ودرجة حرارة القلوية هي 30 درجة مئوية إلى 50 درجة مئوية؛

الخطوة الثالثة، الأثيرة: بعد اكتمال القلوية، يتم إخلاء المفاعل إلى 0.05-0.07 ميجا باسكال، ويتم إضافة أكسيد الإيثيلين وكلوريد الميثيل لمدة 30-50 دقيقة؛ المرحلة الأولى من الأثيرة: 40-60 درجة مئوية، 1.0-2.0 ساعة، يتم التحكم في الضغط بين 0.15 و 0.3 ميجا باسكال؛ المرحلة الثانية من الأثيرة: 60～90℃، 2.0～2.5 ساعة، يتم التحكم في الضغط بين 0.4 و 0.8 ميجا باسكال؛

الخطوة الرابعة، التحييد: أضف حمض الأسيتيك الجليدي المقاس مسبقًا إلى غلاية الترسيب، واضغط على المادة المؤثرة للتحييد، ورفع درجة الحرارة إلى 75-80 درجة مئوية للترسيب، وترتفع درجة الحرارة إلى 102 درجة مئوية، ويتم الكشف عن قيمة الرقم الهيدروجيني لتكون 6 في الساعة 8، تكتمل عملية إزالة المذيبات؛ يتم ملء خزان إزالة المذيبات بمياه الصنبور المعالجة بجهاز التناضح العكسي عند درجة حرارة 90 درجة مئوية إلى 100 درجة مئوية؛

الخطوة الخامسة، الغسيل الطردي المركزي: يتم طرد المواد في الخطوة الرابعة من خلال جهاز الطرد المركزي اللولبي الأفقي، ويتم نقل المواد المنفصلة إلى خزان غسيل مملوء بالماء الساخن مسبقًا لغسل المواد؛

الخطوة السادسة، التجفيف بالطرد المركزي: يتم نقل المواد المغسولة إلى المجفف من خلال جهاز الطرد المركزي الأفقي، ويتم تجفيف المواد عند درجة حرارة 150-170 درجة مئوية، ويتم سحق المواد المجففة وتعبئتها.

بالمقارنة مع تقنية إنتاج إيثر السليلوز الحالية، يستخدم هذا الاختراع أكسيد الإيثيلين كعامل إيثر لتحضير هيدروكسي إيثيل ميثيل السليلوز، الذي يتميز بمقاومة جيدة للعفن لاحتوائه على مجموعات هيدروكسي إيثيل. كما يتميز بثبات جيد في اللزوجة ومقاومته للعفن أثناء التخزين طويل الأمد. ويمكن استخدامه بدلاً من إيثرات السليلوز الأخرى.