मिथाइल हाइड्रॉक्सीएथिल सेलुलोज कैसे तैयार किया जाता है?

पृष्ठभूमि और अवलोकन

सेल्युलोज ईथर एक व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला बहुलक सूक्ष्म रासायनिक पदार्थ है जो प्राकृतिक बहुलक सेल्युलोज से रासायनिक उपचार द्वारा बनाया जाता है। 19वीं शताब्दी में सेल्युलोज नाइट्रेट और सेल्युलोज एसीटेट के निर्माण के बाद, रसायनशास्त्रियों ने कई सेल्युलोज ईथरों के सेल्युलोज व्युत्पन्नों की एक श्रृंखला विकसित की है, और कई औद्योगिक क्षेत्रों को शामिल करते हुए, नए अनुप्रयोग क्षेत्रों की लगातार खोज की गई है। सोडियम जैसे सेल्युलोज ईथर उत्पादकार्बोक्सीमिथाइल सेलुलोज (सीएमसी), एथिल सेलुलोज (ईसी), हाइड्रॉक्सीएथिल सेलुलोज (एचईसी), हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल सेलुलोज (एचपीसी), मिथाइल हाइड्रॉक्सीएथिल सेलुलोज (एमएचईसी)औरमिथाइल हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल सेलुलोज (एमएचपीसी)और अन्य सेल्युलोज ईथर को "औद्योगिक मोनोसोडियम ग्लूटामेट" के रूप में जाना जाता है और इनका व्यापक रूप से तेल ड्रिलिंग, निर्माण, कोटिंग्स, खाद्य, दवा और दैनिक रसायनों में उपयोग किया जाता है।

हाइड्रॉक्सीएथिल मिथाइल सेलुलोज (MHPC) एक गंधहीन, स्वादहीन, गैर-विषाक्त सफेद पाउडर है जो ठंडे पानी में घुलने पर एक पारदर्शी गाढ़ा घोल बनाता है। इसमें गाढ़ापन, बंधन, फैलाव, पायसीकरण, फिल्म निर्माण, निलंबन, सोखने, जेलिंग, सतह सक्रियता, नमी बनाए रखने और कोलाइड की रक्षा करने के गुण होते हैं। जलीय घोल की सतह सक्रियता के कारण, इसका उपयोग कोलाइडल सुरक्षात्मक एजेंट, पायसीकरण और फैलावक के रूप में किया जा सकता है। हाइड्रॉक्सीएथिल मिथाइलसेलुलोज का जलीय घोल अच्छी जल-आकर्षण क्षमता रखता है और एक कुशल जल प्रतिधारण एजेंट है। हाइड्रॉक्सीएथिल मिथाइलसेलुलोज में हाइड्रॉक्सीएथिल समूह होते हैं, इसलिए इसमें फफूंदी रोधी क्षमता, अच्छी चिपचिपाहट स्थिरता और दीर्घकालिक भंडारण के दौरान फफूंदी प्रतिरोध होता है।

हाइड्रॉक्सीएथिल मिथाइलसेलुलोज (HEMC) को मिथाइलसेलुलोज (MC) में एथिलीन ऑक्साइड प्रतिस्थापकों (MS 0.3~0.4) को मिलाकर तैयार किया जाता है, और इसकी लवण प्रतिरोधकता असंशोधित पॉलिमर की तुलना में बेहतर होती है। मिथाइलसेलुलोज का जेलीकरण तापमान भी MC की तुलना में अधिक होता है।

संरचना

विशेषता

हाइड्रॉक्सीएथिल मिथाइलसेलुलोज (HEMC) की मुख्य विशेषताएं इस प्रकार हैं:

1. घुलनशीलता: यह पानी और कुछ कार्बनिक विलायकों में घुलनशील है। HEMC को ठंडे पानी में घोला जा सकता है। इसकी उच्चतम सांद्रता केवल श्यानता द्वारा निर्धारित होती है। घुलनशीलता श्यानता के साथ बदलती रहती है। श्यानता जितनी कम होगी, घुलनशीलता उतनी ही अधिक होगी।

2. लवण प्रतिरोध: HEMC उत्पाद गैर-आयनिक सेलुलोज ईथर हैं और पॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स नहीं हैं, इसलिए धातु लवण या कार्बनिक इलेक्ट्रोलाइट्स की उपस्थिति में वे जलीय विलयनों में अपेक्षाकृत स्थिर होते हैं, लेकिन इलेक्ट्रोलाइट्स के अत्यधिक मिलाने से जेल बनना और अवक्षेपण हो सकता है।

3. सतही सक्रियता: जलीय विलयन के सतही सक्रिय कार्य के कारण, इसका उपयोग कोलाइडल सुरक्षात्मक एजेंट, पायसीकारक और फैलाने वाले पदार्थ के रूप में किया जा सकता है।

4. थर्मल जेल: जब HEMC उत्पादों के जलीय घोल को एक निश्चित तापमान तक गर्म किया जाता है, तो यह अपारदर्शी हो जाता है, जेल बन जाता है और अवक्षेपित हो जाता है, लेकिन जब इसे लगातार ठंडा किया जाता है, तो यह अपनी मूल घोल अवस्था में वापस आ जाता है, और जिस तापमान पर यह जेल और अवक्षेपण होता है, वह मुख्य रूप से स्नेहक, निलंबन सहायक, सुरक्षात्मक कोलाइड, पायसीकारक आदि पर निर्भर करता है।

5. चयापचय निष्क्रियता और कम गंध और सुगंध: HEMC का व्यापक रूप से भोजन और दवा में उपयोग किया जाता है क्योंकि यह चयापचय नहीं होता है और इसमें कम गंध और सुगंध होती है।

6. फफूंद प्रतिरोधकता: HEMC में अपेक्षाकृत अच्छी फफूंद प्रतिरोधकता और दीर्घकालिक भंडारण के दौरान अच्छी चिपचिपाहट स्थिरता होती है।

7. पीएच स्थिरता: एचईएमसी उत्पादों के जलीय घोल की चिपचिपाहट अम्ल या क्षार से शायद ही प्रभावित होती है, और पीएच मान 3.0 से 11.0 की सीमा के भीतर अपेक्षाकृत स्थिर होता है।

आवेदन

जलीय विलयन में इसकी सतह-सक्रियता के कारण हाइड्रॉक्सीएथिल मिथाइलसेलुलोज का उपयोग कोलाइडल सुरक्षात्मक एजेंट, पायसीकारक और फैलाने वाले पदार्थ के रूप में किया जा सकता है। इसके अनुप्रयोग के उदाहरण निम्नलिखित हैं:

1. सीमेंट के प्रदर्शन पर हाइड्रॉक्सीएथिल मिथाइलसेलुलोज का प्रभाव। हाइड्रॉक्सीएथिल मिथाइलसेलुलोज एक गंधहीन, स्वादहीन, गैर-विषाक्त सफेद पाउडर है जो ठंडे पानी में घुलने पर एक पारदर्शी गाढ़ा घोल बनाता है। इसमें गाढ़ापन, बंधन, फैलाव, पायसीकरण, फिल्म निर्माण, निलंबन, सोखना, जेलिंग, सतह सक्रियता, नमी बनाए रखने और कोलाइड की रक्षा करने के गुण होते हैं। जलीय घोल में सतह सक्रियता होने के कारण, इसका उपयोग कोलाइडल सुरक्षात्मक एजेंट, पायसीकरण और फैलावक के रूप में किया जा सकता है। हाइड्रॉक्सीएथिल मिथाइलसेलुलोज जलीय घोल में अच्छी जल-आकर्षण क्षमता होती है और यह एक कुशल जल प्रतिधारण एजेंट है।

2. एक अत्यधिक लचीला रिलीफ पेंट तैयार किया जाता है, जो निम्नलिखित कच्चे माल से वजन के अनुसार इस प्रकार बनाया जाता है: 150-200 ग्राम विआयनीकृत जल; 60-70 ग्राम शुद्ध ऐक्रेलिक इमल्शन; 550-650 ग्राम भारी कैल्शियम; 70-90 ग्राम टैल्कम पाउडर; बेस सेलुलोज जलीय घोल 30-40 ग्राम; लिग्नोसेलुलोज जलीय घोल 10-20 ग्राम; फिल्म बनाने वाला सहायक 4-6 ग्राम; एंटीसेप्टिक और फफूंदनाशक 1.5-2.5 ग्राम; डिस्पर्सेन्ट 1.8-2.2 ग्राम; वेटिंग एजेंट 1.8-2.2 ग्राम; 3.5-4.5 ग्राम; एथिलीन ग्लाइकॉल 9-11 ग्राम; हाइड्रॉक्सीएथिल मिथाइलसेलुलोज जलीय घोल 2-4% हाइड्रॉक्सीएथिल मिथाइलसेलुलोज को पानी में घोलकर बनाया जाता है। लिग्नोसेलुलोज का जलीय घोल 1-3% लिग्नोसेलुलोज से बना होता है, जिसे पानी में घोलकर तैयार किया जाता है।

तैयारी

हाइड्रॉक्सीएथिल मिथाइल सेलुलोज की तैयारी की एक विधि, जिसमें परिष्कृत कपास को कच्चे माल के रूप में और एथिलीन ऑक्साइड को ईथरीकरण एजेंट के रूप में उपयोग करके हाइड्रॉक्सीएथिल मिथाइल सेलुलोज तैयार किया जाता है। हाइड्रॉक्सीएथिल मिथाइल सेलुलोज तैयार करने के लिए कच्चे माल के भार भाग इस प्रकार हैं: विलायक के रूप में टोल्यून और आइसोप्रोपेनॉल मिश्रण के 700-800 भाग, जल के 30-40 भाग, सोडियम हाइड्रॉक्साइड के 70-80 भाग, परिष्कृत कपास के 80-85 भाग, ऑक्सी इथेन के 20-28 भाग, मिथाइल क्लोराइड के 80-90 भाग, ग्लेशियल एसिटिक एसिड के 16-19 भाग; विशिष्ट चरण इस प्रकार हैं:

पहले चरण में, अभिक्रिया पात्र में टोल्यून और आइसोप्रोपेनॉल का मिश्रण, पानी और सोडियम हाइड्रॉक्साइड डालें, इसे 60-80 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करें और 20-40 मिनट तक गर्म रखें;

दूसरा चरण, क्षारीकरण: उपरोक्त सामग्रियों को 30-50 डिग्री सेल्सियस तक ठंडा करें, परिष्कृत कपास डालें, टोल्यून और आइसोप्रोपेनॉल मिश्रण विलायक का छिड़काव करें, 0.006 एमपीए तक निर्वात करें, 3 बार नाइट्रोजन भरें, और प्रतिस्थापन के बाद क्षारीकरण करें। क्षारीकरण की शर्तें इस प्रकार हैं: क्षारीकरण का समय 2 घंटे है, और क्षारीकरण का तापमान 30 डिग्री सेल्सियस से 50 डिग्री सेल्सियस है।

तीसरा चरण, ईथरीकरण: क्षारीकरण पूरा होने के बाद, रिएक्टर को 0.05-0.07 एमपीए तक खाली किया जाता है, और 30-50 मिनट के लिए एथिलीन ऑक्साइड और मिथाइल क्लोराइड मिलाया जाता है; ईथरीकरण का पहला चरण: 40-60 डिग्री सेल्सियस, 1.0-2.0 घंटे, दबाव 0.15 और 0.3 एमपीए के बीच नियंत्रित किया जाता है; ईथरीकरण का दूसरा चरण: 60-90 डिग्री सेल्सियस, 2.0-2.5 घंटे, दबाव 0.4 और 0.8 एमपीए के बीच नियंत्रित किया जाता है।

चौथा चरण, उदासीनीकरण: अवक्षेपण केतली में पहले से मापी गई ग्लेशियल एसिटिक एसिड डालें, उदासीनीकरण के लिए ईथरीकृत सामग्री में दबाएँ, अवक्षेपण के लिए तापमान को 75-80 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ाएँ, तापमान 102 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ जाता है, और pH मान 6 पाया जाता है। 8 बजे, विलायक-विघटन पूरा हो जाता है; विलायक-विघटन टैंक को 90 डिग्री सेल्सियस से 100 डिग्री सेल्सियस पर रिवर्स ऑस्मोसिस उपकरण द्वारा उपचारित नल के पानी से भर दिया जाता है;

पांचवां चरण, अपकेंद्री धुलाई: चौथे चरण में प्राप्त सामग्री को क्षैतिज स्क्रू सेंट्रीफ्यूज के माध्यम से अपकेंद्री किया जाता है, और पृथक सामग्री को पहले से गर्म पानी से भरे धुलाई टैंक में स्थानांतरित कर दिया जाता है ताकि सामग्री को धोया जा सके;

छठा चरण, अपकेंद्री सुखाने: धुली हुई सामग्री को एक क्षैतिज स्क्रू सेंट्रीफ्यूज के माध्यम से ड्रायर में ले जाया जाता है, और सामग्री को 150-170 डिग्री सेल्सियस पर सुखाया जाता है, और सूखी सामग्री को कुचल कर पैक किया जाता है।

मौजूदा सेल्युलोज ईथर उत्पादन तकनीक की तुलना में, प्रस्तुत आविष्कार में एथिलीन ऑक्साइड को ईथरीकरण एजेंट के रूप में उपयोग करके हाइड्रॉक्सीएथिल मिथाइल सेल्युलोज तैयार किया जाता है, जिसमें हाइड्रॉक्सीएथिल समूह मौजूद होने के कारण फफूंद प्रतिरोधक क्षमता अच्छी होती है। यह लंबे समय तक भंडारण के दौरान अच्छी चिपचिपाहट स्थिरता और फफूंद प्रतिरोधक क्षमता बनाए रखता है। इसका उपयोग अन्य सेल्युलोज ईथरों के स्थान पर किया जा सकता है।