Wie wird Methylhydroxyethylcellulose hergestellt?

Hintergrund und Überblick

Celluloseether ist ein weit verbreitetes Polymer-Feinchemikalienmaterial, das durch chemische Behandlung aus natürlicher Polymercellulose hergestellt wird. Nach der Herstellung von Cellulosenitrat und Celluloseacetat im 19. Jahrhundert entwickelten Chemiker eine Reihe von Cellulosederivaten vieler Celluloseether, und es wurden kontinuierlich neue Anwendungsgebiete in vielen Industriezweigen erschlossen. Celluloseetherprodukte wie NatriumCarboxymethylcellulose (CMC), Ethylcellulose (EG), Hydroxyethylcellulose (HEC), Hydroxypropylcellulose (HPC), Methylhydroxyethylcellulose (MHEC)UndMethylhydroxypropylcellulose (MHPC)und andere Celluloseether sind als „industrielles Mononatriumglutamat“ bekannt und werden häufig bei der Ölförderung, im Bauwesen, bei Beschichtungen, in der Lebensmittel- und Medizinbranche sowie in der täglichen Chemikalienproduktion verwendet.

Hydroxyethylmethylcellulose (MHPC) ist ein geruchloses, geschmackloses und ungiftiges weißes Pulver, das in kaltem Wasser zu einer transparenten, viskosen Lösung gelöst werden kann. Es wirkt verdickend, bindend, dispergierend, emulgierend, filmbildend, suspendierend, adsorbierend, gelierend, oberflächenaktiv, feuchtigkeitsspeichernd und kolloidschützend. Aufgrund der oberflächenaktiven Wirkung der wässrigen Lösung kann sie als kolloidales Schutzmittel, Emulgator und Dispergiermittel eingesetzt werden. Die wässrige Hydroxyethylmethylcelluloselösung ist gut hydrophil und ein wirksames Wasserrückhaltemittel. Da Hydroxyethylmethylcellulose Hydroxyethylgruppen enthält, ist sie bei Langzeitlagerung gut schimmelhemmend, viskositätsstabil und schimmelresistent.

Hydroxyethylmethylcellulose (HEMC) wird durch Einbringen von Ethylenoxidsubstituenten (MS 0,3–0,4) in Methylcellulose (MC) hergestellt. Ihre Salzbeständigkeit ist besser als die von unmodifizierten Polymeren. Die Gelierungstemperatur von Methylcellulose ist zudem höher als die von MC.

Struktur

Besonderheit

Die Haupteigenschaften von Hydroxyethylmethylcellulose (HEMC) sind:

1. Löslichkeit: Löslich in Wasser und einigen organischen Lösungsmitteln. HEMC ist in kaltem Wasser löslich. Seine höchste Konzentration wird ausschließlich durch die Viskosität bestimmt. Die Löslichkeit variiert mit der Viskosität. Je niedriger die Viskosität, desto höher die Löslichkeit.

2. Salzbeständigkeit: HEMC-Produkte sind nichtionische Celluloseether und keine Polyelektrolyte. Sie sind daher in wässrigen Lösungen relativ stabil, wenn Metallsalze oder organische Elektrolyte vorhanden sind. Eine übermäßige Zugabe von Elektrolyten kann jedoch zu Gelierung und Ausfällung führen.

3. Oberflächenaktivität: Aufgrund der oberflächenaktiven Funktion der wässrigen Lösung kann sie als kolloidales Schutzmittel, Emulgator und Dispergiermittel verwendet werden.

4. Thermogel: Wenn die wässrige Lösung von HEMC-Produkten auf eine bestimmte Temperatur erhitzt wird, wird sie undurchsichtig, geliert und fällt aus. Wenn sie jedoch kontinuierlich abgekühlt wird, kehrt sie in den ursprünglichen Lösungszustand zurück, und die Temperatur, bei der dieses Gel und die Ausfällung auftreten, hängt hauptsächlich von den Schmiermitteln, Suspendierhilfen, Schutzkolloiden, Emulgatoren usw. ab.

5. Stoffwechselinertheit und geringer Geruch und Duft: HEMC wird häufig in Lebensmitteln und Medikamenten verwendet, da es nicht verstoffwechselt wird und wenig Geruch und Duft aufweist.

6. Schimmelresistenz: HEMC weist eine relativ gute Schimmelresistenz und eine gute Viskositätsstabilität bei Langzeitlagerung auf.

7. PH-Stabilität: Die Viskosität der wässrigen Lösung von HEMC-Produkten wird durch Säure oder Lauge kaum beeinflusst und der pH-Wert ist im Bereich von 3,0 bis 11,0 relativ stabil.

Anwendung

Hydroxyethylmethylcellulose kann aufgrund ihrer oberflächenaktiven Wirkung in wässriger Lösung als kolloidales Schutzmittel, Emulgator und Dispergiermittel eingesetzt werden. Anwendungsbeispiele sind:

1. Einfluss von Hydroxyethylmethylcellulose auf die Zementeigenschaften. Hydroxyethylmethylcellulose ist ein geruchloses, geschmackloses und ungiftiges weißes Pulver, das in kaltem Wasser zu einer transparenten, viskosen Lösung gelöst werden kann. Es wirkt verdickend, bindend, dispergierend, emulgierend, filmbildend, suspendierend, adsorbierend, gelierend, oberflächenaktiv, feuchtigkeitsspeichernd und kolloidschützend. Da die wässrige Lösung oberflächenaktiv ist, kann sie als kolloidales Schutzmittel, Emulgator und Dispergiermittel eingesetzt werden. Die wässrige Hydroxyethylmethylcelluloselösung ist gut hydrophil und ein wirksames Wasserrückhaltemittel.

2. Es wird eine hochflexible Relieffarbe hergestellt, die aus den folgenden Rohstoffen in Gewichtsteilen besteht: 150–200 g deionisiertes Wasser; 60–70 g reine Acrylemulsion; 550–650 g schweres Calciumcarbonat; 70–90 g Talkumpuder; 30–40 g wässrige Basiscelluloselösung; 10–20 g wässrige Lignocelluloselösung; 4–6 g Filmbildehilfsmittel; 1,5–2,5 g Antiseptikum und Fungizid; 1,8–2,2 g Dispergiermittel; 1,8–2,2 g Netzmittel; 3,5–4,5 g Ethylenglykol; 9–11 g Ethylenglykol; Die wässrige Hydroxyethylmethylcelluloselösung wird durch Auflösen von 2–4 % Hydroxyethylmethylcellulose in Wasser hergestellt; Die wässrige Lignocelluloselösung besteht aus 1–3 % Lignocellulose und wird durch Auflösen in Wasser hergestellt.

Vorbereitung

Ein Verfahren zur Herstellung von Hydroxyethylmethylcellulose besteht darin, raffinierte Baumwolle als Rohstoff und Ethylenoxid als Veretherungsmittel zu verwenden. Die Gewichtsanteile der Rohstoffe zur Herstellung von Hydroxyethylmethylcellulose sind wie folgt: 700–800 Teile einer Mischung aus Toluol und Isopropanol als Lösungsmittel, 30–40 Teile Wasser, 70–80 Teile Natriumhydroxid, 80–85 Teile raffinierte Baumwolle, 20–28 Teile Oxyethan, 80–90 Teile Methylchlorid und 16–19 Teile Eisessig. Die einzelnen Schritte sind:

Der erste Schritt besteht darin, in den Reaktionskessel eine Mischung aus Toluol und Isopropanol, Wasser und Natriumhydroxid zu geben, auf 60–80 °C zu erhitzen und 20–40 Minuten warm zu halten.

Der zweite Schritt, die Alkalisierung: Kühlen Sie die oben genannten Materialien auf 30–50 °C ab, geben Sie raffinierte Baumwolle hinzu, sprühen Sie das Lösungsmittelgemisch aus Toluol und Isopropanol auf, vakuumieren Sie auf 0,006 MPa, füllen Sie Stickstoff für 3 Austausche ein und führen Sie nach dem Austausch eine Alkalisierung durch. Die Alkalisierungsbedingungen sind: Die Alkalisierungszeit beträgt 2 Stunden und die Alkalisierungstemperatur beträgt 30 °C bis 50 °C;

Der dritte Schritt, die Veretherung: Nachdem die Alkalisierung abgeschlossen ist, wird der Reaktor auf 0,05–0,07 MPa evakuiert und 30–50 Minuten lang Ethylenoxid und Methylchlorid zugegeben. Die erste Stufe der Veretherung: 40–60 °C, 1,0–2,0 Stunden, der Druck wird zwischen 0,15 und 0,3 MPa geregelt. Die zweite Stufe der Veretherung: 60–90 °C, 2,0–2,5 Stunden, der Druck wird zwischen 0,4 und 0,8 MPa geregelt.

Der vierte Schritt, die Neutralisation: Den abgemessenen Eisessig vorab in den Fällungskessel geben, zur Neutralisation in das veretherte Material einpressen, zur Fällung die Temperatur auf 75–80 °C erhöhen, die Temperatur steigt auf 102 °C und der pH-Wert wird mit 6 gemessen. Um 8 Uhr ist die Entbenzinierung abgeschlossen; der Entbenzinierungstank wird mit Leitungswasser gefüllt, das mit einer Umkehrosmoseanlage auf 90 °C bis 100 °C aufbereitet wurde;

Der fünfte Schritt, die Zentrifugalwäsche: Das Material im vierten Schritt wird durch eine horizontale Schneckenzentrifuge zentrifugiert und das abgetrennte Material wird zum Waschen des Materials in einen zuvor mit heißem Wasser gefüllten Waschtank überführt;

Der sechste Schritt, die Zentrifugaltrocknung: Das gewaschene Material wird durch eine horizontale Schneckenzentrifuge in den Trockner befördert, bei 150–170 °C getrocknet und das getrocknete Material zerkleinert und verpackt.

Im Vergleich zur bestehenden Technologie zur Herstellung von Celluloseethern verwendet die vorliegende Erfindung Ethylenoxid als Veretherungsmittel zur Herstellung von Hydroxyethylmethylcellulose. Diese weist aufgrund ihrer Hydroxyethylgruppen eine gute Schimmelresistenz auf. Sie weist eine gute Viskositätsstabilität und Schimmelresistenz bei Langzeitlagerung auf. Sie kann anstelle anderer Celluloseether verwendet werden.