Ιστορικό και Επισκόπηση
Ο αιθέρας κυτταρίνης είναι ένα ευρέως χρησιμοποιούμενο πολυμερές λεπτό χημικό υλικό που παρασκευάζεται από φυσική πολυμερική κυτταρίνη μέσω χημικής επεξεργασίας. Μετά την παρασκευή νιτρικής κυτταρίνης και οξικής κυτταρίνης τον 19ο αιώνα, οι χημικοί έχουν αναπτύξει μια σειρά παραγώγων κυτταρίνης πολλών αιθέρων κυτταρίνης και έχουν ανακαλυφθεί συνεχώς νέα πεδία εφαρμογής, που περιλαμβάνουν πολλούς βιομηχανικούς τομείς. Προϊόντα αιθέρα κυτταρίνης όπως το νάτριοκαρβοξυμεθυλοκυτταρίνη (CMC), αιθυλοκυτταρίνη (EC), υδροξυαιθυλοκυτταρίνη (HEC), υδροξυπροπυλοκυτταρίνη (HPC), μεθυλυδροξυαιθυλοκυτταρίνη (MHEC)καιμεθυλυδροξυπροπυλοκυτταρίνη (MHPC)και άλλοι αιθέρες κυτταρίνης είναι γνωστοί ως «βιομηχανικό γλουταμινικό μονονάτριο» και έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως σε γεωτρήσεις πετρελαίου, κατασκευές, επιστρώσεις, τρόφιμα, φάρμακα και καθημερινές χημικές ουσίες.
Η υδροξυαιθυλομεθυλοκυτταρίνη (MHPC) είναι μια άοσμη, άγευστη, μη τοξική λευκή σκόνη που μπορεί να διαλυθεί σε κρύο νερό για να σχηματίσει ένα διαφανές ιξώδες διάλυμα. Έχει τα χαρακτηριστικά της πάχυνσης, της σύνδεσης, της διασποράς, της γαλακτωματοποίησης, του σχηματισμού μεμβράνης, της εναιώρησης, της προσρόφησης, της πηκτωματοποίησης, της επιφανειοδραστικής δράσης, της διατήρησης της υγρασίας και της προστασίας του κολλοειδούς. Λόγω της επιφανειοδραστικής λειτουργίας του υδατικού διαλύματος, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως κολλοειδής προστατευτικός παράγοντας, γαλακτωματοποιητής και διασπορέας. Το υδατικό διάλυμα υδροξυαιθυλομεθυλοκυτταρίνης έχει καλή υδροφιλικότητα και είναι ένας αποτελεσματικός παράγοντας συγκράτησης νερού. Επειδή η υδροξυαιθυλομεθυλοκυτταρίνη περιέχει υδροξυαιθυλικές ομάδες, έχει καλή αντιμυκητιακή ικανότητα, καλή σταθερότητα ιξώδους και αντοχή στη μύκητα κατά τη μακροχρόνια αποθήκευση.
Η υδροξυαιθυλομεθυλοκυτταρίνη (HEMC) παρασκευάζεται με την εισαγωγή υποκαταστατών οξειδίου του αιθυλενίου (MS 0,3~0,4) στη μεθυλοκυτταρίνη (MC) και η αντοχή της στο άλας είναι καλύτερη από αυτή των μη τροποποιημένων πολυμερών. Η θερμοκρασία ζελατινοποίησης της μεθυλοκυτταρίνης είναι επίσης υψηλότερη από αυτή του MC.
Δομή
Χαρακτηριστικό
Τα κύρια χαρακτηριστικά της υδροξυαιθυλομεθυλοκυτταρίνης (HEMC) είναι:
1. Διαλυτότητα: Διαλυτό στο νερό και σε ορισμένους οργανικούς διαλύτες. Το HEMC μπορεί να διαλυθεί σε κρύο νερό. Η υψηλότερη συγκέντρωσή του καθορίζεται μόνο από το ιξώδες. Η διαλυτότητα ποικίλλει ανάλογα με το ιξώδες. Όσο χαμηλότερο είναι το ιξώδες, τόσο μεγαλύτερη είναι η διαλυτότητα.
2. Αντοχή στα άλατα: Τα προϊόντα HEMC είναι μη ιονικοί αιθέρες κυτταρίνης και δεν είναι πολυηλεκτρολύτες, επομένως είναι σχετικά σταθερά σε υδατικά διαλύματα όταν υπάρχουν μεταλλικά άλατα ή οργανικοί ηλεκτρολύτες, αλλά η υπερβολική προσθήκη ηλεκτρολυτών μπορεί να προκαλέσει ζελατινοποίηση και καθίζηση.
3. Επιφανειακή δραστηριότητα: Λόγω της επιφανειοδραστικής λειτουργίας του υδατικού διαλύματος, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως κολλοειδής προστατευτικός παράγοντας, γαλακτωματοποιητής και διασπορέας.
4. Θερμική γέλη: Όταν το υδατικό διάλυμα των προϊόντων HEMC θερμαίνεται σε μια ορισμένη θερμοκρασία, γίνεται αδιαφανές, σχηματίζει γέλη και καθιζάνει, αλλά όταν ψύχεται συνεχώς, επιστρέφει στην αρχική κατάσταση διαλύματος και η θερμοκρασία στην οποία συμβαίνει αυτή η γέλη και η καθίζηση εξαρτάται κυρίως από λιπαντικά, βοηθήματα εναιώρησης, προστατευτικά κολλοειδή, γαλακτωματοποιητές κ.λπ.
5. Μεταβολική αδράνεια και χαμηλή οσμή και άρωμα: Το HEMC χρησιμοποιείται ευρέως σε τρόφιμα και φάρμακα επειδή δεν μεταβολίζεται και έχει χαμηλή οσμή και άρωμα.
6. Αντοχή στη μούχλα: Το HEMC έχει σχετικά καλή αντοχή στη μούχλα και καλή σταθερότητα ιξώδους κατά τη μακροχρόνια αποθήκευση.
7. Σταθερότητα pH: Το ιξώδες του υδατικού διαλύματος των προϊόντων HEMC επηρεάζεται ελάχιστα από οξύ ή αλκάλια και η τιμή pH είναι σχετικά σταθερή στην περιοχή από 3,0 έως 11,0.
Εφαρμογή
Η υδροξυαιθυλομεθυλοκυτταρίνη μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως κολλοειδής προστατευτικός παράγοντας, γαλακτωματοποιητής και διασπορέας λόγω της επιφανειοδραστικής της λειτουργίας σε υδατικό διάλυμα. Παραδείγματα εφαρμογής της είναι τα εξής:
1. Επίδραση της υδροξυαιθυλομεθυλοκυτταρίνης στην απόδοση του τσιμέντου. Η υδροξυαιθυλομεθυλοκυτταρίνη είναι μια άοσμη, άγευστη, μη τοξική λευκή σκόνη που μπορεί να διαλυθεί σε κρύο νερό για να σχηματίσει ένα διαφανές ιξώδες διάλυμα. Έχει τα χαρακτηριστικά της πάχυνσης, της σύνδεσης, της διασποράς, της γαλακτωματοποίησης, του σχηματισμού μεμβράνης, της εναιώρησης, της προσρόφησης, της πηκτωματοποίησης, της επιφανειοδραστικής δράσης, της διατήρησης της υγρασίας και της προστασίας του κολλοειδούς. Δεδομένου ότι το υδατικό διάλυμα έχει επιφανειοδραστική λειτουργία, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως κολλοειδής προστατευτικός παράγοντας, γαλακτωματοποιητής και διασπορέας. Το υδατικό διάλυμα υδροξυαιθυλομεθυλοκυτταρίνης έχει καλή υδροφιλικότητα και είναι ένας αποτελεσματικός παράγοντας συγκράτησης νερού.
2. Παρασκευάζεται ένα εξαιρετικά εύκαμπτο ανάγλυφο χρώμα, το οποίο παρασκευάζεται από τις ακόλουθες πρώτες ύλες σε μέρη κατά βάρος: 150-200 g απιονισμένου νερού· 60-70 g καθαρού ακρυλικού γαλακτώματος· 550-650 g βαρέος ασβεστίου· 70-90 g τάλκης· υδατικό διάλυμα κυτταρίνης βάσης 30-40 g· υδατικό διάλυμα λιγνοκυτταρίνης 10-20 g· βοηθητικό υλικό σχηματισμού μεμβράνης 4-6 g· αντισηπτικό και μυκητοκτόνο 1,5-2,5 g· διασπορέας 1,8-2,2 g· διαβρέκτης 1,8-2,2 g· 3,5-4,5 g· αιθυλενογλυκόλη 9-11 g· Το υδατικό διάλυμα υδροξυαιθυλομεθυλοκυτταρίνης παρασκευάζεται με διάλυση 2-4% υδροξυαιθυλομεθυλοκυτταρίνης σε νερό· Το υδατικό διάλυμα λιγνοκυτταρίνης παρασκευάζεται από 1-3%. Η λιγνοκυτταρίνη παρασκευάζεται με διάλυση σε νερό.
Παρασκευή
Μια μέθοδος παρασκευής υδροξυαιθυλομεθυλοκυτταρίνης, η οποία βασίζεται στη χρήση εξευγενισμένου βαμβακιού ως πρώτης ύλης και στη χρήση οξειδίου του αιθυλενίου ως παράγοντα αιθεροποίησης για την παρασκευή υδροξυαιθυλομεθυλοκυτταρίνης. Τα μέρη βάρους των πρώτων υλών για την παρασκευή υδροξυαιθυλομεθυλοκυτταρίνης είναι τα εξής: 700-800 μέρη μείγματος τολουολίου και ισοπροπανόλης ως διαλύτης, 30-40 μέρη νερού, 70-80 μέρη υδροξειδίου του νατρίου, 80-85 μέρη εξευγενισμένου βαμβακιού, δακτύλιος 20-28 μέρη οξυαιθανίου, 80-90 μέρη χλωριούχου μεθυλίου, 16-19 μέρη παγόμορφου οξικού οξέος. Τα συγκεκριμένα βήματα είναι:
Στο πρώτο βήμα, στον βραστήρα αντίδρασης, προσθέστε μείγμα τολουολίου και ισοπροπανόλης, νερό και υδροξείδιο του νατρίου, θερμάνετε στους 60-80 °C, διατηρήστε το ζεστό για 20-40 λεπτά.
Το δεύτερο βήμα, αλκαλοποίηση: ψύξτε τα παραπάνω υλικά στους 30-50°C, προσθέστε εξευγενισμένο βαμβάκι, ψεκάστε το μείγμα τολουολίου και ισοπροπανόλης με διαλύτη, υποβάλετε σε κενό στα 0,006Mpa, προσθέστε άζωτο για 3 αντικαταστάσεις και πραγματοποιήστε αλκαλοποίηση μετά την αντικατάσταση. Οι συνθήκες αλκαλοποίησης είναι: ο χρόνος αλκαλοποίησης είναι 2 ώρες και η θερμοκρασία αλκαλοποίησης είναι 30°C έως 50°C.
Το τρίτο βήμα, η αιθεροποίηση: μετά την ολοκλήρωση της αλκαλοποίησης, ο αντιδραστήρας εκκενώνεται στα 0,05-0,07 MPa και προστίθενται οξείδιο του αιθυλενίου και χλωριούχο μεθυλίου για 30-50 λεπτά. Το πρώτο στάδιο αιθεροποίησης: 40-60°C, 1,0-2,0 ώρες, η πίεση ελέγχεται μεταξύ 0,15 και 0,3 Mpa. Το δεύτερο στάδιο αιθεροποίησης: 60~90℃, 2,0~2,5 ώρες, η πίεση ελέγχεται μεταξύ 0,4 και 0,8 Mpa.
Το τέταρτο βήμα, εξουδετέρωση: προσθέστε το μετρημένο παγόμορφο οξικό οξύ εκ των προτέρων στον βραστήρα καθίζησης, πιέστε το μέσα στο αιθεροποιημένο υλικό για εξουδετέρωση, αυξήστε τη θερμοκρασία στους 75-80°C για καθίζηση, η θερμοκρασία αυξάνεται στους 102°C και η τιμή pH ανιχνεύεται στο 6. Στις 8 η ώρα, ολοκληρώνεται η αποδιαλυτοποίηση. Η δεξαμενή αποδιαλυτοποίησης γεμίζει με νερό βρύσης που έχει υποστεί επεξεργασία με συσκευή αντίστροφης όσμωσης στους 90°C έως 100°C.
Το πέμπτο βήμα, φυγοκεντρική πλύση: το υλικό στο τέταρτο βήμα φυγοκεντρείται μέσω οριζόντιας φυγόκεντρου με κοχλία και το διαχωρισμένο υλικό μεταφέρεται σε δεξαμενή πλύσης γεμάτη με ζεστό νερό εκ των προτέρων για πλύσιμο του υλικού.
Το έκτο βήμα, φυγοκεντρική ξήρανση: το πλυμένο υλικό μεταφέρεται στον ξηραντήρα μέσω οριζόντιας φυγόκεντρου με κοχλία, το υλικό ξηραίνεται στους 150-170°C και το ξηρό υλικό θρυμματίζεται και συσκευάζεται.
Σε σύγκριση με την υπάρχουσα τεχνολογία παραγωγής αιθέρα κυτταρίνης, η παρούσα εφεύρεση χρησιμοποιεί οξείδιο του αιθυλενίου ως παράγοντα αιθεροποίησης για την παρασκευή υδροξυαιθυλομεθυλοκυτταρίνης, η οποία έχει καλή αντοχή στη μούχλα λόγω της περιεκτικότητάς της σε υδροξυαιθυλικές ομάδες. Έχει καλή σταθερότητα ιξώδους και αντοχή στη μούχλα κατά τη μακροχρόνια αποθήκευση. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί αντί για άλλους αιθέρες κυτταρίνης.
Ώρα δημοσίευσης: 25 Απριλίου 2024