Pozadí a přehled
Ether celulózy je široce používaný polymerní jemný chemický materiál vyrobený z přírodní polymerní celulózy chemickým zpracováním. Po výrobě nitrátu celulózy a acetátu celulózy v 19. století chemici vyvinuli řadu derivátů celulózy z mnoha etherů celulózy a neustále se objevují nové oblasti použití, které zahrnují mnoho průmyslových odvětví. Produkty z etherů celulózy, jako je sodíkkarboxymethylcelulóza (CMC), ethylcelulóza (EC), hydroxyethylcelulóza (HEC), hydroxypropylcelulóza (HPC), methylhydroxyethylcelulóza (MHEC)amethylhydroxypropylcelulóza (MHPC)a další ethery celulózy jsou známé jako „průmyslový glutaman sodný“ a široce se používají při těžbě ropy, stavebnictví, nátěrech, potravinách, lékařství a běžných chemikáliích.
Hydroxyethylmethylcelulóza (MHPC) je bílý prášek bez zápachu a chuti, netoxický, který lze rozpustit ve studené vodě za vzniku průhledného viskózního roztoku. Má vlastnosti zahušťování, vázání, dispergace, emulgace, tvorby filmu, suspenze, adsorpce, želírování, povrchově aktivní látky, udržování vlhkosti a ochranného koloidu. Díky povrchově aktivní funkci vodného roztoku jej lze použít jako koloidní ochranné činidlo, emulgátor a dispergátor. Vodný roztok hydroxyethylmethylcelulózy má dobrou hydrofilnost a je účinným činidlem pro zadržování vody. Protože hydroxyethylmethylcelulóza obsahuje hydroxyethylové skupiny, má dobrou schopnost působit proti plísním, dobrou viskozitní stabilitu a odolnost vůči plísním při dlouhodobém skladování.
Hydroxyethylmethylcelulóza (HEMC) se připravuje zavedením ethylenoxidových substituentů (MS 0,3~0,4) do methylcelulózy (MC) a její odolnost vůči solím je lepší než u nemodifikovaných polymerů. Teplota gelace methylcelulózy je také vyšší než u MC.
Struktura
Funkce
Hlavní vlastnosti hydroxyethylmethylcelulózy (HEMC) jsou:
1. Rozpustnost: Rozpustný ve vodě a některých organických rozpouštědlech. HEMC lze rozpustit ve studené vodě. Jeho nejvyšší koncentrace je určena pouze viskozitou. Rozpustnost se mění s viskozitou. Čím nižší je viskozita, tím větší je rozpustnost.
2. Odolnost vůči solím: Produkty HEMC jsou neiontové ethery celulózy a nejsou polyelektrolyty, takže jsou relativně stabilní ve vodných roztocích, pokud existují kovové soli nebo organické elektrolyty, ale nadměrné přidání elektrolytů může způsobit gelaci a srážení.
3. Povrchová aktivita: Díky povrchově aktivní funkci vodného roztoku jej lze použít jako koloidní ochranné činidlo, emulgátor a dispergátor.
4. Termální gel: Když se vodný roztok produktů HEMC zahřeje na určitou teplotu, stane se neprůhledným, geluje a sráží se, ale při kontinuálním ochlazování se vrací do původního stavu roztoku a teplota, při které k tomuto gelu a srážení dochází, závisí hlavně na lubrikantech, suspenzních přísadách, ochranných koloidech, emulgátorech atd.
5. Metabolická inertnost a nízký zápach a vůně: HEMC se široce používá v potravinářství a medicíně, protože se nemetabolizuje a má nízký zápach a vůni.
6. Odolnost proti plísním: HEMC má relativně dobrou odolnost proti plísním a dobrou viskozitní stabilitu při dlouhodobém skladování.
7. Stabilita pH: Viskozita vodného roztoku produktů HEMC je sotva ovlivněna kyselinami nebo zásadami a hodnota pH je relativně stabilní v rozmezí 3,0 až 11,0.
Aplikace
Hydroxyethylmethylcelulóza může být použita jako koloidní ochranné činidlo, emulgátor a dispergátor díky své povrchově aktivní funkci ve vodném roztoku. Příklady jejího použití jsou následující:
1. Vliv hydroxyethylmethylcelulózy na vlastnosti cementu. Hydroxyethylmethylcelulóza je bílý prášek bez zápachu a chuti, netoxický, který lze rozpustit ve studené vodě za vzniku průhledného viskózního roztoku. Má vlastnosti zahušťování, vázání, dispergace, emulgace, tvorby filmu, suspenze, adsorpce, želírování, povrchově aktivní látky, udržování vlhkosti a ochranného koloidu. Vzhledem k tomu, že vodný roztok má povrchově aktivní funkci, lze jej použít jako koloidní ochranné činidlo, emulgátor a dispergátor. Vodný roztok hydroxyethylmethylcelulózy má dobrou hydrofilnost a je účinným činidlem pro zadržování vody.
2. Připraví se vysoce flexibilní reliéfní barva, která se vyrobí z následujících surovin v hmotnostních dílech: 150–200 g deionizované vody; 60–70 g čisté akrylové emulze; 550–650 g těžkého vápníku; 70–90 g mastkového prášku; vodný roztok základní celulózy 30–40 g; vodný roztok lignocelulózy 10–20 g; filmotvorná přísada 4–6 g; antiseptikum a fungicid 1,5–2,5 g; dispergační činidlo 1,8–2,2 g; smáčedlo 1,8–2,2 g; 3,5–4,5 g; ethylenglykol 9–11 g; Vodný roztok hydroxyethylmethylcelulózy se vyrobí rozpuštěním 2–4 % hydroxyethylmethylcelulózy ve vodě; Vodný roztok lignocelulózy se vyrobí rozpuštěním 1–3 % lignocelulózy ve vodě.
Příprava
Způsob přípravy hydroxyethylmethylcelulózy, při kterém se jako surovina používá rafinovaná bavlna a ethylenoxid jako etherifikační činidlo pro přípravu hydroxyethylmethylcelulózy. Hmotnostní díly surovin pro přípravu hydroxyethylmethylcelulózy jsou následující: 700–800 dílů směsi toluenu a isopropanolu jako rozpouštědla, 30–40 dílů vody, 70–80 dílů hydroxidu sodného, 80–85 dílů rafinované bavlny, 20–28 dílů oxyethanu, 80–90 dílů methylchloridu, 16–19 dílů ledové kyseliny octové; specifické kroky jsou:
V prvním kroku se do reakční nádoby přidá směs toluenu a isopropanolu, voda a hydroxid sodný, zahřeje se na 60–80 °C a udržuje se v teple 20–40 minut;
Druhý krok, alkalizace: výše uvedené materiály se ochladí na 30-50 °C, přidá se rafinovaná bavlna, nastříká se směs toluenu a isopropanolu, odsává se na 0,006 MPa, třikrát se naplní dusíkem a po výměně se provede alkalizace. Podmínky alkalizace jsou: doba alkalizace je 2 hodiny a teplota alkalizace je 30 °C až 50 °C.
Třetí krok, etherifikace: po dokončení alkalizace se reaktor evakuuje na 0,05–0,07 MPa a po dobu 30–50 minut se přidává ethylenoxid a methylchlorid; první stupeň etherifikace: 40–60 °C, 1,0–2,0 hodiny, tlak se udržuje mezi 0,15 a 0,3 MPa; druhý stupeň etherifikace: 60–90 °C, 2,0–2,5 hodiny, tlak se udržuje mezi 0,4 a 0,8 MPa;
Čtvrtý krok, neutralizace: předem přidejte odměřenou ledovou kyselinu octovou do srážecí nádrže, vtlačte do etherifikovaného materiálu pro neutralizaci, zvyšte teplotu na 75-80 °C pro srážení, teplota stoupne na 102 °C a detekovaná hodnota pH je 6. V 8 hodin je odsolventizace dokončena; odsolventizační nádrž se naplní vodou z vodovodu upravenou zařízením na reverzní osmózu při teplotě 90 °C až 100 °C;
Pátý krok, odstředivé promývání: materiál ve čtvrtém kroku se odstředí pomocí horizontální šnekové odstředivky a oddělený materiál se přenese do promývací nádrže naplněné horkou vodou předem pro promývání materiálu;
Šestý krok, odstředivé sušení: propraný materiál se do sušičky dopraví pomocí horizontální šnekové odstředivky, kde se suší při teplotě 150–170 °C a sušený materiál se drtí a balí.
Ve srovnání se stávající technologií výroby etherů celulózy používá předkládaný vynález ethylenoxid jako etherifikační činidlo k přípravě hydroxyethylmethylcelulózy, která má dobrou odolnost proti plísním díky obsahu hydroxyethylových skupin. Má dobrou viskozitní stabilitu a odolnost proti plísním při dlouhodobém skladování. Lze ji použít místo jiných etherů celulózy.
Čas zveřejnění: 25. dubna 2024