Come si prepara la metilidrossietilcellulosa?

Premesse e panoramica

L'etere di cellulosa è un materiale chimico fine polimerico ampiamente utilizzato, ottenuto dalla cellulosa, un polimero naturale, attraverso un trattamento chimico. Dopo la produzione di nitrato di cellulosa e acetato di cellulosa nel XIX secolo, i chimici hanno sviluppato una serie di derivati ​​della cellulosa, molti eteri di cellulosa, e sono stati continuamente scoperti nuovi campi di applicazione, che coinvolgono molti settori industriali. Prodotti a base di etere di cellulosa come il sodiocarbossimetilcellulosa (CMC), etilcellulosa (EC), idrossietilcellulosa (HEC), idrossipropilcellulosa (HPC), metil idrossietilcellulosa (MHEC)Emetilidrossipropilcellulosa (MHPC)e altri eteri di cellulosa sono noti come "glutammato monosodico industriale" e sono stati ampiamente utilizzati nell'estrazione del petrolio, nell'edilizia, nei rivestimenti, nell'industria alimentare, farmaceutica e nei prodotti chimici di uso quotidiano.

L'idrossietilmetilcellulosa (MHPC) è una polvere bianca inodore, insapore e non tossica che, sciolta in acqua fredda, forma una soluzione viscosa trasparente. Possiede le caratteristiche di addensante, legante, disperdente, emulsionante, filmogeno, sospensivante, adsorbente, gelificante, tensioattivo, di mantenimento dell'umidità e di protezione dei colloidi. Grazie alla sua funzione tensioattiva, può essere utilizzata come agente protettivo colloidale, emulsionante e disperdente in soluzione acquosa. La soluzione acquosa di idrossietilmetilcellulosa ha una buona idrofilia ed è un efficace agente di ritenzione idrica. Poiché l'idrossietilmetilcellulosa contiene gruppi idrossietilici, presenta una buona capacità antimuffa, una buona stabilità della viscosità e resistenza alla muffa durante la conservazione a lungo termine.

L'idrossietilmetilcellulosa (HEMC) viene preparata introducendo sostituenti di ossido di etilene (MS 0,3~0,4) nella metilcellulosa (MC), e la sua resistenza al sale è migliore di quella dei polimeri non modificati. Anche la temperatura di gelificazione della metilcellulosa è superiore a quella della MC.

Struttura

Caratteristica

Le principali caratteristiche dell'idrossietilmetilcellulosa (HEMC) sono:

1. Solubilità: Solubile in acqua e in alcuni solventi organici. L'HEMC può essere sciolto in acqua fredda. La sua massima concentrazione è determinata unicamente dalla viscosità. La solubilità varia con la viscosità. Minore è la viscosità, maggiore è la solubilità.

2. Resistenza al sale: i prodotti HEMC sono eteri di cellulosa non ionici e non sono polielettroliti, quindi sono relativamente stabili in soluzioni acquose in presenza di sali metallici o elettroliti organici, ma un'aggiunta eccessiva di elettroliti può causare gelificazione e precipitazione.

3. Attività superficiale: Grazie alla funzione tensioattiva della soluzione acquosa, può essere utilizzata come agente protettivo colloidale, emulsionante e disperdente.

4. Gel termico: Quando la soluzione acquosa dei prodotti HEMC viene riscaldata a una certa temperatura, diventa opaca, gelifica e precipita, ma quando viene raffreddata continuamente, ritorna allo stato di soluzione originale e la temperatura alla quale si verificano questo gel e questa precipitazione dipende principalmente da lubrificanti, coadiuvanti di sospensione, colloidi protettivi, emulsionanti ecc.

5. Inerzia metabolica e basso odore e profumo: l'HEMC è ampiamente utilizzato nell'industria alimentare e farmaceutica perché non viene metabolizzato e presenta un odore e un profumo ridotti.

6. Resistenza alla muffa: HEMC presenta una resistenza alla muffa relativamente buona e una buona stabilità della viscosità durante lo stoccaggio a lungo termine.

7. Stabilità del pH: La viscosità della soluzione acquosa dei prodotti HEMC è pressoché inalterata da acidi o alcali e il valore del pH rimane relativamente stabile nell'intervallo compreso tra 3,0 e 11,0.

Applicazione

L'idrossietilmetilcellulosa può essere utilizzata come agente protettivo colloidale, emulsionante e disperdente grazie alla sua funzione tensioattiva in soluzione acquosa. Alcuni esempi di applicazione sono i seguenti:

1. Effetto dell'idrossietilmetilcellulosa sulle prestazioni del cemento. L'idrossietilmetilcellulosa è una polvere bianca inodore, insapore e non tossica che, sciolta in acqua fredda, forma una soluzione viscosa trasparente. Possiede le caratteristiche di addensante, legante, disperdente, emulsionante, filmogeno, sospensivante, adsorbente, gelificante, tensioattivo, di mantenimento dell'umidità e di protezione colloidale. Poiché la soluzione acquosa ha una funzione tensioattiva, può essere utilizzata come agente protettivo colloidale, emulsionante e disperdente. La soluzione acquosa di idrossietilmetilcellulosa ha una buona idrofilia ed è un efficace agente di ritenzione idrica.

2. Si prepara una pittura a rilievo altamente flessibile, composta dai seguenti materiali grezzi in parti in peso: 150-200 g di acqua deionizzata; 60-70 g di emulsione acrilica pura; 550-650 g di calcio pesante; 70-90 g di talco; soluzione acquosa di cellulosa base 30-40 g; soluzione acquosa di lignocellulosa 10-20 g; agente filmogeno 4-6 g; antisettico e fungicida 1,5-2,5 g; disperdente 1,8-2,2 g; agente bagnante 1,8-2,2 g; 3,5-4,5 g; glicole etilenico 9-11 g; la soluzione acquosa di idrossietilmetilcellulosa si ottiene sciogliendo il 2-4% di idrossietilmetilcellulosa in acqua; La soluzione acquosa di lignocellulosa è composta da lignocellulosa all'1-3%. La lignocellulosa viene prodotta sciogliendola in acqua.

Preparazione

Un metodo di preparazione dell'idrossietilmetilcellulosa, che prevede l'utilizzo di cotone raffinato come materia prima e di ossido di etilene come agente eterificante. Le quantità in peso delle materie prime per la preparazione dell'idrossietilmetilcellulosa sono le seguenti: 700-800 parti di miscela di toluene e isopropanolo come solvente, 30-40 parti di acqua, 70-80 parti di idrossido di sodio, 80-85 parti di cotone raffinato, 20-28 parti di ossietano, 80-90 parti di cloruro di metile, 16-19 parti di acido acetico glaciale; le fasi specifiche sono:

Primo passaggio: nel reattore, aggiungere la miscela di toluene e isopropanolo, acqua e idrossido di sodio, riscaldare fino a 60-80 °C e mantenere la temperatura per 20-40 minuti;

Il secondo passaggio, l'alcalinizzazione: raffreddare i materiali di cui sopra a 30-50 °C, aggiungere cotone raffinato, spruzzare la miscela di solventi toluene e isopropanolo, creare il vuoto a 0,006 MPa, riempire con azoto per 3 sostituzioni e, dopo la sostituzione, eseguire l'alcalinizzazione. Le condizioni di alcalinizzazione sono: il tempo di alcalinizzazione è di 2 ore e la temperatura di alcalinizzazione è compresa tra 30 °C e 50 °C;

Il terzo passaggio, l'eterificazione: dopo il completamento dell'alcalinizzazione, il reattore viene evacuato a 0,05-0,07 MPa e vengono aggiunti ossido di etilene e cloruro di metile per 30-50 minuti; prima fase di eterificazione: 40-60 °C, 1,0-2,0 ore, la pressione è controllata tra 0,15 e 0,3 MPa; seconda fase di eterificazione: 60-90 °C, 2,0-2,5 ore, la pressione è controllata tra 0,4 e 0,8 MPa;

Il quarto passaggio, la neutralizzazione: aggiungere in anticipo l'acido acetico glaciale misurato al bollitore di precipitazione, premere nel materiale eterificato per la neutralizzazione, portare la temperatura a 75-80 °C per la precipitazione, la temperatura sale a 102 °C e il valore del pH viene rilevato essere 6. Alle ore 8, la desolventizzazione è completata; il serbatoio di desolventizzazione viene riempito con acqua di rubinetto trattata da un dispositivo di osmosi inversa a 90 °C - 100 °C;

Il quinto passaggio, il lavaggio centrifugo: il materiale del quarto passaggio viene centrifugato mediante una centrifuga a vite orizzontale e il materiale separato viene trasferito in una vasca di lavaggio precedentemente riempita con acqua calda per il lavaggio del materiale;

Il sesto passaggio, l'essiccazione centrifuga: il materiale lavato viene trasportato nell'essiccatore tramite una centrifuga a vite orizzontale, dove viene essiccato a 150-170 °C, quindi frantumato e confezionato.

Rispetto alle tecnologie di produzione di etere di cellulosa esistenti, la presente invenzione utilizza l'ossido di etilene come agente di eterificazione per preparare idrossietilmetilcellulosa, che presenta una buona resistenza alla muffa grazie alla presenza di gruppi idrossietilici. Ha una buona stabilità della viscosità e resistenza alla muffa durante la conservazione a lungo termine. Può essere utilizzata in sostituzione di altri eteri di cellulosa.