Предистория и общ преглед
Целулозният етер е широко използван полимерен фин химичен материал, произведен от естествена полимерна целулоза чрез химическа обработка. След производството на целулозен нитрат и целулозен ацетат през 19-ти век, химиците са разработили серия от целулозни производни на много целулозни етери и непрекъснато са откривани нови области на приложение, обхващащи много индустриални сектори. Продукти от целулозен етер, като натриев етер...карбоксиметилцелулоза (CMC), етилцелулоза (EC), хидроксиетил целулоза (HEC), хидроксипропилцелулоза (HPC), метилхидроксиетилцелулоза (MHEC)иметилхидроксипропилцелулоза (MHPC)и други целулозни етери са известни като „индустриален мононатриев глутамат“ и са широко използвани в нефтените сондажи, строителството, покритията, храните, медицината и ежедневните химикали.
Хидроксиетилметилцелулозата (MHPC) е бял прах без мирис и вкус, нетоксичен, който може да се разтвори в студена вода, за да образува прозрачен вискозен разтвор. Той притежава характеристиките на сгъстяване, свързване, диспергиране, емулгиране, образуване на филм, суспендиране, адсорбиране, желиране, повърхностно активна съставка, поддържане на влага и защита на колоидите. Благодарение на повърхностно активната функция на водния разтвор, той може да се използва като колоиден защитен агент, емулгатор и диспергатор. Водният разтвор на хидроксиетилметилцелулоза има добра хидрофилност и е ефективен агент за задържане на вода. Тъй като хидроксиетилметилцелулозата съдържа хидроксиетилови групи, той има добра противоплесенна способност, добра вискозитетна стабилност и устойчивост на плесен при дългосрочно съхранение.
Хидроксиетилметилцелулозата (HEMC) се получава чрез въвеждане на етиленоксидни заместители (MS 0.3~0.4) в метилцелулоза (MC) и нейната солеви устойчивост е по-добра от тази на немодифицираните полимери. Температурата на желиране на метилцелулозата също е по-висока от тази на MC.
Структура
Функция
Основните характеристики на хидроксиетил метилцелулозата (HEMC) са:
1. Разтворимост: Разтворим във вода и някои органични разтворители. HEMC може да се разтвори в студена вода. Най-високата му концентрация се определя само от вискозитета. Разтворимостта варира в зависимост от вискозитета. Колкото по-нисък е вискозитетът, толкова по-голяма е разтворимостта.
2. Устойчивост на сол: HEMC продуктите са нейонни целулозни етери и не са полиелектролити, така че са относително стабилни във водни разтвори, когато съществуват метални соли или органични електролити, но прекомерното добавяне на електролити може да причини желиране и утаяване.
3. Повърхностна активност: Поради повърхностно активната функция на водния разтвор, той може да се използва като колоиден защитен агент, емулгатор и дисперсант.
4. Термогел: Когато водният разтвор на HEMC продукти се нагрее до определена температура, той става непрозрачен, желира и се утаява, но когато се охлажда непрекъснато, се връща в първоначалното си състояние на разтвора, а температурата, при която се получава този гел и утаяване, зависи главно от наличието на лубриканти, суспендиращи средства, защитни колоиди, емулгатори и др.
5. Метаболитна инертност и слаба миризма и аромат: HEMC се използва широко в храните и медицината, тъй като не се метаболизира и има слаба миризма и аромат.
6. Устойчивост на плесен: HEMC има относително добра устойчивост на плесен и добра вискозитетна стабилност при дългосрочно съхранение.
7. Стабилност на pH: Вискозитетът на водния разтвор на HEMC продуктите почти не се влияе от киселини или основи, а стойността на pH е относително стабилна в диапазона от 3,0 до 11,0.
Приложение
Хидроксиетил метилцелулозата може да се използва като колоиден защитен агент, емулгатор и дисперсант, благодарение на повърхностноактивната си функция във воден разтвор. Примери за приложение са следните:
1. Влияние на хидроксиетилметилцелулозата върху характеристиките на цимента. Хидроксиетилметилцелулозата е бял прах без мирис и вкус, нетоксичен, който може да се разтвори в студена вода, за да образува прозрачен вискозен разтвор. Той притежава характеристиките на сгъстяване, свързване, диспергиране, емулгиране, образуване на филм, суспендиране, адсорбиране, желиране, повърхностно активна съставка, поддържане на влага и защита на колоидите. Тъй като водният разтвор има повърхностно активна функция, той може да се използва като колоиден защитен агент, емулгатор и диспергатор. Водният разтвор на хидроксиетилметилцелулоза има добра хидрофилност и е ефикасен агент за задържане на вода.
2. Приготвя се високогъвкава релефна боя, която се прави от следните суровини в тегловни части: 150-200 g дейонизирана вода; 60-70 g чиста акрилна емулсия; 550-650 g тежък калций; 70-90 g талк на прах; воден разтвор на основна целулоза 30-40 g; воден разтвор на лигноцелулоза 10-20 g; филмообразуващо спомагателно средство 4-6 g; антисептик и фунгицид 1,5-2,5 g; диспергатор 1,8-2,2 g; омокрящ агент 1,8-2,2 g; 3,5-4,5 g; етиленгликол 9-11 g; Водният разтвор на хидроксиетилметилцелулоза се приготвя чрез разтваряне на 2-4% хидроксиетилметилцелулоза във вода; Водният разтвор на лигноцелулоза се приготвя чрез разтваряне на 1-3% лигноцелулоза във вода.
Подготовка
Метод за получаване на хидроксиетилметилцелулоза, при който рафиниран памук се използва като суровина, а етиленов оксид – като етерификационен агент за получаване на хидроксиетилметилцелулоза. Тегловните части на суровините за получаване на хидроксиетилметилцелулоза са следните: 700-800 части смес от толуен и изопропанол като разтворител, 30-40 части вода, 70-80 части натриев хидроксид, 80-85 части рафиниран памук, 20-28 части оксиетан, 80-90 части метилхлорид, 16-19 части ледена оцетна киселина; специфичните стъпки са:
Първата стъпка е в реакционния съд да се добавят смес от толуен и изопропанол, вода и натриев хидроксид, да се загрее до 60-80°C и да се поддържа топло в продължение на 20-40 минути;
Втората стъпка, алкализиране: охладете горните материали до 30-50°C, добавете рафиниран памук, напръскайте сместа от толуен и изопропанол, вакуумирайте до 0.006Mpa, напълнете азот за 3 замени и след замяната извършете алкализиране, условията на алкализиране са: времето за алкализиране е 2 часа, а температурата на алкализиране е от 30°C до 50°C;
Третият етап, етерификация: след завършване на алкализирането, реакторът се евакуира до 0,05-0,07 MPa и се добавят етиленов оксид и метилхлорид за 30-50 минути; първият етап на етерификация: 40-60°C, 1,0-2,0 часа, налягането се контролира между 0,15 и 0,3 Mpa; вторият етап на етерификация: 60～90℃, 2,0～2,5 часа, налягането се контролира между 0,4 и 0,8 Mpa;
Четвъртата стъпка, неутрализация: предварително добавете измерената ледена оцетна киселина в съда за утаяване, притиснете я към етерифицирания материал за неутрализация, повишете температурата до 75-80°C за утаяване, температурата се повишава до 102°C и се установява, че pH стойността е 6. В 8 часа десолвентизацията е завършена; резервоарът за десолвентизация се пълни с чешмяна вода, обработена с устройство за обратна осмоза при 90°C до 100°C;
Петата стъпка, центрофугално промиване: материалът в четвъртата стъпка се центрофугира през хоризонтална винтова центрофуга и отделеният материал се прехвърля в резервоар за промиване, предварително напълнен с гореща вода, за промиване на материала;
Шеста стъпка, центрофугално сушене: измитият материал се транспортира в сушилнята чрез хоризонтална винтова центрофуга и се суши при 150-170°C, след което се смила и пакетира.
В сравнение със съществуващата технология за производство на целулозен етер, настоящото изобретение използва етиленов оксид като етерификационен агент за получаване на хидроксиетил метилцелулоза, която има добра устойчивост на плесен поради съдържанието на хидроксиетилови групи. Тя има добра вискозитетна стабилност и устойчивост на плесен при дългосрочно съхранение. Може да се използва вместо други целулозни етери.
Време на публикуване: 25 април 2024 г.