Taust ja ülevaade
Tsellulooseeter on laialdaselt kasutatav polümeerne peenkeemiline materjal, mis on valmistatud looduslikust polümeertselluloosist keemilise töötlemise teel. Pärast tselluloosnitraadi ja tselluloosatsetaadi tootmist 19. sajandil on keemikud välja töötanud rea tselluloosi derivaate paljudest tsellulooseetritest ning pidevalt on avastatud uusi rakendusvaldkondi, mis hõlmavad paljusid tööstussektoreid. Tsellulooseetri tooted, näiteks naatriumkarboksümetüültselluloos (CMC), etüültselluloos (EC), hüdroksüetüültselluloos (HEC), hüdroksüpropüültselluloos (HPC), metüülhüdroksüetüültselluloos (MHEC)jametüülhüdroksüpropüültselluloos (MHPC)ja teisi tsellulooseetreid tuntakse kui „tööstuslikku naatriumglutamaati“ ning neid on laialdaselt kasutatud nafta puurimisel, ehituses, katetes, toidus, meditsiinis ja igapäevastes kemikaalides.
Hüdroksüetüülmetüültselluloos (MHPC) on lõhnatu, maitsetu ja mittetoksiline valge pulber, mida saab külmas vees lahustada läbipaistva viskoosse lahuse moodustamiseks. Sellel on paksendava, siduva, dispergeeriva, emulgeeriva, kilet moodustava, suspendeeriva, adsorbeeriva, geelistava, pindaktiivse, niiskust säilitava ja kolloidi kaitsva toime omadused. Tänu vesilahuse pindaktiivsele funktsioonile saab seda kasutada kolloidse kaitsva ainena, emulgaatorina ja dispergeerijana. Hüdroksüetüülmetüültselluloosi vesilahusel on hea hüdrofiilsus ja see on tõhus vettpeetusaine. Kuna hüdroksüetüülmetüültselluloos sisaldab hüdroksüetüülrühmi, on sellel hea hallitusvastane toime, hea viskoossuse stabiilsus ja hallituskindlus pikaajalisel ladustamisel.
Hüdroksüetüülmetüültselluloos (HEMC) valmistatakse metüültselluloosi (MC) sisseviimisel etüleenoksiidasendajate (MS 0,3–0,4) abil ning selle soolakindlus on parem kui modifitseerimata polümeeridel. Metüültselluloosi geelistumistemperatuur on samuti kõrgem kui MC-l.
Struktuur
Funktsioon
Hüdroksüetüülmetüültselluloosi (HEMC) peamised omadused on järgmised:
1. Lahustuvus: Lahustub vees ja mõnedes orgaanilistes lahustites. HEMC-d saab lahustada külmas vees. Selle kõrgeima kontsentratsiooni määrab ainult viskoossus. Lahustuvus varieerub sõltuvalt viskoossusest. Mida madalam on viskoossus, seda suurem on lahustuvus.
2. Soolakindlus: HEMC-tooted on mitteioonsed tsellulooseetrid ja ei ole polüelektrolüüdid, seega on nad vesilahustes suhteliselt stabiilsed, kui esinevad metallisoolad või orgaanilised elektrolüüdid, kuid elektrolüütide liigne lisamine võib põhjustada geelistumist ja sadestumist.
3. Pindaktiivsus: Vesilahuse pindaktiivse funktsiooni tõttu saab seda kasutada kolloidse kaitseainena, emulgaatorina ja dispergeerijana.
4. Termogeel: Kui HEMC-toodete vesilahust kuumutatakse teatud temperatuurini, muutub see läbipaistmatuks, geelistub ja sadeneb, kuid pideval jahutamisel naaseb see algsesse lahuse olekusse ning temperatuur, mille juures see geelistub ja sadeneb, sõltub peamiselt määrdeainetest, suspensiooni abiainetest, kaitsvatest kolloididest, emulgaatoritest jne.
5. Ainevahetuslik inerts ning nõrk lõhn ja aroom: HEMC-d kasutatakse laialdaselt toidus ja meditsiinis, kuna see ei metaboliseeru ning sellel on nõrk lõhn ja aroom.
6. Hallituskindlus: HEMC-l on suhteliselt hea hallituskindlus ja hea viskoossuse stabiilsus pikaajalisel ladustamisel.
7. PH stabiilsus: HEMC-toodete vesilahuse viskoossust hape ega leelis vaevu mõjutab ning pH väärtus on suhteliselt stabiilne vahemikus 3,0–11,0.
Taotlus
Hüdroksüetüülmetüültselluloosi saab oma pindaktiivse funktsiooni tõttu vesilahuses kasutada kolloidse kaitseainena, emulgaatorina ja dispergeerijana. Selle rakendusnäited on järgmised:
1. Hüdroksüetüülmetüültselluloosi mõju tsemendi omadustele. Hüdroksüetüülmetüültselluloos on lõhnatu, maitsetu ja mittetoksiline valge pulber, mida saab külmas vees lahustada läbipaistva viskoosse lahuse moodustamiseks. Sellel on paksendava, siduva, dispergeeriva, emulgeeriva, kilet moodustava, suspendeeriva, adsorbeeriva, geelistava, pindaktiivse, niiskust säilitava ja kolloidi kaitsva toime omadused. Kuna vesilahusel on pindaktiivse funktsiooni, saab seda kasutada kolloidse kaitsva ainena, emulgaatorina ja dispergeerijana. Hüdroksüetüülmetüültselluloosi vesilahusel on hea hüdrofiilsus ja see on tõhus veepeetusaine.
2. Valmistatakse ülielastne reljeefvärv, mis koosneb järgmistest toorainetest kaaluosades: 150–200 g deioniseeritud vett; 60–70 g puhast akrüülemulsiooni; 550–650 g rasket kaltsiumi; 70–90 g talkipulbrit; tselluloosi baasvesilahus 30–40 g; lignotselluloosi vesilahus 10–20 g; kilemoodustaja 4–6 g; antiseptik ja fungitsiid 1,5–2,5 g; dispergeeriv aine 1,8–2,2 g; märgav aine 1,8–2,2 g; 3,5–4,5 g; etüleenglükool 9–11 g; Hüdroksüetüülmetüültselluloosi vesilahus valmistatakse 2–4% hüdroksüetüülmetüültselluloosi lahustamisel vees; lignotselluloosi vesilahus valmistatakse 1–3% lignotselluloosi lahustamisel vees.
Ettevalmistus
Hüdroksüetüülmetüültselluloosi valmistamismeetod, mille kohaselt kasutatakse toorainena rafineeritud puuvilla ja hüdroksüetüülmetüültselluloosi valmistamiseks eeterdusainena etüleenoksiidi. Hüdroksüetüülmetüültselluloosi valmistamiseks kasutatavate toorainete kaaluosad on järgmised: 700–800 osa tolueeni ja isopropanooli segu lahustina, 30–40 osa vett, 70–80 osa naatriumhüdroksiidi, 80–85 osa rafineeritud puuvilla, 20–28 osa oksüetaani, 80–90 osa metüülkloriidi, 16–19 osa jää-äädikhapet; spetsiifilised etapid on järgmised:
Esimeses etapis lisatakse reaktsioonikatlasse tolueeni ja isopropanooli segu, vesi ja naatriumhüdroksiid, kuumutatakse temperatuurini 60–80 °C ja hoitakse soojas 20–40 minutit;
Teine etapp, leelistamine: jahutage ülaltoodud materjalid temperatuurini 30–50 °C, lisage rafineeritud puuvill, pihustage tolueeni ja isopropanooli segu lahustiga, vaakumistage rõhuni 0,006 MPa, täitke lämmastikuga 3 asendamist ja viige pärast asendamist leelistamine läbi. Leelistamise tingimused on järgmised: leelistamise aeg on 2 tundi ja leelistamise temperatuur on 30–50 °C;
Kolmas etapp, eeterdamine: pärast leelistamise lõppu vaakumitakse reaktor rõhuni 0,05–0,07 MPa ning lisatakse 30–50 minutiks etüleenoksiidi ja metüülkloriidi; eeterdamise esimene etapp: 40–60 °C, 1,0–2,0 tundi, rõhku reguleeritakse vahemikus 0,15–0,3 MPa; eeterdamise teine etapp: 60–90 ℃, 2,0–2,5 tundi, rõhku reguleeritakse vahemikus 0,4–0,8 MPa.
Neljas etapp, neutraliseerimine: lisage sadestamiskatlasse eelnevalt mõõdetud jää-äädikhape, suruge see neutraliseerimiseks eeterdatud materjali sisse, tõstke sadestamiseks temperatuur 75–80 °C-ni, temperatuur tõuseb 102 °C-ni ja pH väärtus on 6. Kell 8 on lahustamine lõppenud; lahustamise paak täidetakse pöördosmoosiseadmega töödeldud kraaniveega temperatuuril 90–100 °C.
Viies etapp, tsentrifugaalpesu: neljanda etapi materjal tsentrifuugitakse horisontaalse kruvitsentrifuugi abil ja eraldatud materjal viiakse eelnevalt kuuma veega täidetud pesupaaki materjali pesemiseks;
Kuues etapp, tsentrifugaalkuivatamine: pestud materjal juhitakse horisontaalse kruvitsentrifuugi kaudu kuivatisse ja materjal kuivatatakse temperatuuril 150–170 °C ning kuivatatud materjal purustatakse ja pakendatakse.
Võrreldes olemasoleva tsellulooseetri tootmistehnoloogiaga kasutab käesolev leiutis hüdroksüetüülmetüültselluloosi eeterdajana etüleenoksiidi, millel on hüdroksüetüülrühmade sisalduse tõttu hea hallituskindlus. Sellel on hea viskoossuse stabiilsus ja hallituskindlus pikaajalisel ladustamisel. Seda saab kasutada teiste tsellulooseetri asemel.
Postituse aeg: 25. aprill 2024