Tausta ja yleiskatsaus
Selluloosaeetteri on laajalti käytetty polymeerinen hienokemikaalimateriaali, joka on valmistettu luonnonpolymeeriselluloosasta kemiallisen käsittelyn avulla. Selluloosanitraatin ja selluloosa-asetaatin valmistuksen jälkeen 1800-luvulla kemistit kehittivät useita selluloosaeettereistä peräisin olevia selluloosajohdannaisia, ja uusia sovellusalueita on löydetty jatkuvasti monilla teollisuudenaloilla. Selluloosaeetterituotteet, kuten natriumkarboksimetyyliselluloosa (CMC), etyyliselluloosa (EY), hydroksietyyliselluloosa (HEC), hydroksipropyyliselluloosa (HPC), metyylihydroksietyyliselluloosa (MHEC)jametyylihydroksipropyyliselluloosa (MHPC)ja muita selluloosaeettereitä kutsutaan "teolliseksi mononatriumglutamaatiksi", ja niitä on käytetty laajalti öljynporauksessa, rakentamisessa, pinnoitteissa, elintarvikkeissa, lääkkeissä ja päivittäiskemikaaleissa.
Hydroksietyylimetyyliselluloosa (MHPC) on hajuton, mauton ja myrkytön valkoinen jauhe, joka voidaan liuottaa kylmään veteen muodostaen läpinäkyvän viskoosin liuoksen. Sillä on ominaisuuksia, kuten sakeuttaminen, sitominen, dispergointi, emulgointi, kalvonmuodostus, suspendointi, adsorbointi, geelinmuodostus, pinta-aktiivinen aine, kosteutta ylläpitävä aine ja kolloidin suojaaminen. Vesiliuoksen pinta-aktiivisen toiminnan ansiosta sitä voidaan käyttää kolloidisena suoja-aineena, emulgointiaineena ja dispergointiaineena. Hydroksietyylimetyyliselluloosan vesiliuoksella on hyvä hydrofiilisyys ja se on tehokas vedenpidätysaine. Koska hydroksietyylimetyyliselluloosa sisältää hydroksietyyliryhmiä, sillä on hyvä homeenestokyky, hyvä viskositeetin stabiilius ja homeenkestävyys pitkäaikaisessa varastoinnissa.
Hydroksietyylimetyyliselluloosa (HEMC) valmistetaan lisäämällä etyleenioksidisubstituentteja (MS 0,3–0,4) metyyliselluloosaan (MC), ja sen suolankestävyys on parempi kuin muokkaamattomilla polymeereillä. Metyyliselluloosan geeliytymislämpötila on myös korkeampi kuin MC:n.
Rakenne
Ominaisuus
Hydroksietyylimetyyliselluloosan (HEMC) pääominaisuudet ovat:
1. Liukoisuus: Liukenee veteen ja joihinkin orgaanisiin liuottimiin. HEMC voidaan liuottaa kylmään veteen. Sen korkein pitoisuus määräytyy ainoastaan viskositeetin mukaan. Liukoisuus vaihtelee viskositeetin mukaan. Mitä pienempi viskositeetti, sitä suurempi liukoisuus.
2. Suolakestävyys: HEMC-tuotteet ovat ionittomia selluloosaeettereitä eivätkä polyelektrolyyttejä, joten ne ovat suhteellisen stabiileja vesiliuoksissa, kun metallisuoloja tai orgaanisia elektrolyyttejä on läsnä, mutta elektrolyyttien liiallinen lisääminen voi aiheuttaa geeliytymistä ja saostumista.
3. Pinta-aktiivisuus: Vesiliuoksen pinta-aktiivisen toiminnon vuoksi sitä voidaan käyttää kolloidisena suoja-aineena, emulgointiaineena ja dispergointiaineena.
4. Lämpögeeli: Kun HEMC-tuotteiden vesiliuos kuumennetaan tiettyyn lämpötilaan, siitä tulee läpinäkymätön, se geeliytyy ja saostuu, mutta kun sitä jäähdytetään jatkuvasti, se palaa alkuperäiseen liuostilaansa, ja lämpötila, jossa tämä geeliytyminen ja saostuminen tapahtuu, riippuu pääasiassa voiteluaineista, suspensioaineista, suojakolloideista, emulgointiaineista jne.
5. Aineenvaihdunnan inerttiys ja heikko haju ja tuoksu: HEMC:tä käytetään laajalti elintarvikkeissa ja lääkkeissä, koska se ei metaboloidu ja sillä on heikko haju ja tuoksu.
6. Homeenkestävyys: HEMC:llä on suhteellisen hyvä homeenkestävyys ja hyvä viskositeetin stabiilius pitkäaikaisen varastoinnin aikana.
7. pH-stabiilius: HEMC-tuotteiden vesiliuoksen viskositeettiin tuskin vaikuttavat hapot tai emäkset, ja pH-arvo on suhteellisen vakaa välillä 3,0–11,0.
Hakemus
Hydroksietyylimetyyliselluloosaa voidaan käyttää kolloidisena suoja-aineena, emulgointiaineena ja dispergointiaineena sen pinta-aktiivisen toiminnon ansiosta vesiliuoksessa. Sen käyttöesimerkkejä ovat seuraavat:
1. Hydroksietyylimetyyliselluloosan vaikutus sementin suorituskykyyn. Hydroksietyylimetyyliselluloosa on hajuton, mauton ja myrkytön valkoinen jauhe, joka voidaan liuottaa kylmään veteen muodostaen läpinäkyvän viskoosin liuoksen. Sillä on ominaisuuksia, kuten sakeuttaminen, sitominen, dispergointi, emulgointi, kalvonmuodostus, suspendointi, adsorbointi, geelinmuodostus, pinta-aktiivinen vaikutus, kosteutta ylläpitävä vaikutus ja kolloidin suojaaminen. Koska vesiliuoksella on pinta-aktiivinen tehtävä, sitä voidaan käyttää kolloidisena suoja-aineena, emulgointiaineena ja dispergointiaineena. Hydroksietyylimetyyliselluloosan vesiliuoksella on hyvä hydrofiilisyys ja se on tehokas vedenpidätysaine.
2. Valmistetaan erittäin joustava kohomaali, joka koostuu seuraavista raaka-aineista paino-osina: 150–200 g deionisoitua vettä; 60–70 g puhdasta akryyliemulsiota; 550–650 g raskasta kalsiumia; 70–90 g talkkia; perusselluloosa vesiliuosta 30–40 g; lignoselluloosa vesiliuosta 10–20 g; kalvonmuodostusainetta 4–6 g; antiseptistä ja fungisidiainetta 1,5–2,5 g; dispergointiainetta 1,8–2,2 g; kostutusainetta 1,8–2,2 g; 3,5–4,5 g; etyleeniglykolia 9–11 g; Hydroksietyylimetyyliselluloosan vesiliuos valmistetaan liuottamalla 2–4 % hydroksietyylimetyyliselluloosaa veteen; Lignoselluloosan vesiliuos valmistetaan 1–3 %:sta lignoselluloosaa liuottamalla se veteen.
Valmistelu
Hydroksietyylimetyyliselluloosan valmistusmenetelmä, jossa raaka-aineena käytetään puhdistettua puuvillaa ja eetteröintiaineena etyleenioksidia hydroksietyylimetyyliselluloosan valmistamiseksi. Raaka-aineiden paino-osat hydroksietyylimetyyliselluloosan valmistuksessa ovat seuraavat: 700-800 osaa tolueenin ja isopropanolin seosta liuottimena, 30-40 osaa vettä, 70-80 osaa natriumhydroksidia, 80-85 osaa puhdistettua puuvillaa, rengas 20-28 osaa oksietaania, 80-90 osaa metyylikloridia, 16-19 osaa jääetikkaa; erityiset vaiheet ovat:
Ensimmäisessä vaiheessa reaktiokattilaan lisätään tolueeni-isopropanoliseos, vesi ja natriumhydroksidi, kuumennetaan 60–80 °C:seen ja pidetään lämpimänä 20–40 minuuttia;
Toinen vaihe, alkalisointi: jäähdytä edellä mainitut materiaalit 30-50 °C:seen, lisää puhdistettua puuvillaa, suihkuta tolueeni-isopropanoli-seosliuotinta, tyhjiöi 0,006 MPa:n paineeseen, täytä typellä 3 vaihtoa varten ja suorita korvaavan alkalisoinnin jälkeen alkalisointiolosuhteet ovat: alkalisointiaika on 2 tuntia ja alkalisointilämpötila on 30-50 °C;
Kolmas vaihe, eetteröinti: alkalisoinnin jälkeen reaktori tyhjennetään 0,05–0,07 MPa:n paineeseen ja etyleenioksidia ja metyylikloridia lisätään 30–50 minuutin ajan; eetteröinnin ensimmäinen vaihe: 40–60 °C, 1,0–2,0 tuntia, paine säädetään välille 0,15–0,3 MPa; eetteröinnin toinen vaihe: 60–90 ℃, 2,0–2,5 tuntia, paine säädetään välille 0,4–0,8 MPa;
Neljäs vaihe, neutralointi: mitattu jääetikkahappo lisätään etukäteen saostuskattilaan, puristetaan eetteröityyn materiaaliin neutralointia varten, lämpötila nostetaan 75-80 °C:seen saostamista varten, lämpötila nousee 102 °C:seen ja pH-arvoksi havaitaan 6. Kello 8 liuottimen poisto on valmis; liuottimen poistosäiliö täytetään käänteisosmoosilaitteella käsitellyllä vesijohtovedellä 90 °C:sta 100 °C:seen.
Viides vaihe, keskipakopesu: neljännessä vaiheessa materiaali sentrifugoidaan vaakasuoran ruuvisentrifugin läpi, ja erotettu materiaali siirretään etukäteen kuumalla vedellä täytettyyn pesusäiliöön materiaalin pesua varten;
Kuudes vaihe, keskipakokuivaus: pesty materiaali kuljetetaan kuivausrumpuun vaakasuoran ruuvisentrifugin kautta, ja materiaali kuivataan 150–170 °C:ssa, minkä jälkeen kuivattu materiaali murskataan ja pakataan.
Verrattuna olemassa olevaan selluloosaeetterin tuotantotekniikkaan, tässä keksinnössä käytetään etyleenioksidia eetteröintiaineena hydroksietyylimetyyliselluloosan valmistamiseksi, jolla on hyvä homeenkestävyys hydroksietyyliryhmiensä ansiosta. Sillä on hyvä viskositeetin stabiilius ja homeenkestävyys pitkäaikaisessa varastoinnissa. Sitä voidaan käyttää muiden selluloosaeettereiden sijasta.
Julkaisuaika: 25. huhtikuuta 2024