כיצד מכינים מתיל הידרוקסיאתיל צלולוז?

רקע וסקירה כללית

אתר תאית הוא חומר כימי פולימרי דק הנמצא בשימוש נרחב, העשוי מתאית פולימרית טבעית באמצעות טיפול כימי. לאחר ייצור חנקת תאית ותאית אצטט במאה ה-19, כימאים פיתחו סדרה של נגזרות תאית של אתרי תאית רבים, ותחומי יישום חדשים התגלו באופן רציף, הכוללים מגזרים תעשייתיים רבים. מוצרי אתר תאית כגון נתרן...קרבוקסימתיל תאית (CMC), אתיל תאית (EC), הידרוקסיאתיל תאית (HEC), הידרוקסיפרופיל תאית (HPC), מתיל הידרוקסיאתיל תאית (MHEC)ומתיל הידרוקסיפרופיל תאית (MHPC)ואתרים תאית אחרים ידועים בשם "מונוסודיום גלוטמט תעשייתי" והם נמצאים בשימוש נרחב בקידוחי נפט, בנייה, ציפויים, מזון, תרופות וכימיקלים יומיומיים.

הידרוקסיאתיל מתיל צלולוז (MHPC) היא אבקה לבנה חסרת ריח, טעם ולא רעילה, הניתנת להמסה במים קרים ליצירת תמיסה צמיגה שקופה. יש לה מאפיינים של עיבוי, קשירה, פיזור, מתחלב, יצירת שכבה, השעיה, ספיחה, ג'ליזציה, פעילות שטח, שמירה על לחות והגנה על קולואיד. בשל תפקוד השטח הפעיל של התמיסה המימית, ניתן להשתמש בה כחומר מגן קולואידי, מתחלב ופיזור. לתמיסה מימית של הידרוקסיאתיל מתיל צלולוז יש הידרופיליות טובה והיא חומר יעיל לשמירת מים. מכיוון שהידרוקסיאתיל מתיל צלולוז מכיל קבוצות הידרוקסיאתיל, יש לה יכולת טובה נגד עובש, יציבות צמיגות טובה ועמידות בפני עובש במהלך אחסון לטווח ארוך.

הידרוקסיאתיל מתילצלולוז (HEMC) מיוצר על ידי הכנסת תחליפי אתילן אוקסיד (MS 0.3~0.4) לתוך מתילצלולוז (MC), ועמידותו למלחים טובה יותר מזו של פולימרים לא משופרים. טמפרטורת הג'לציה של מתילצלולוז גבוהה גם מזו של MC.

מִבְנֶה

תכונה

המאפיינים העיקריים של הידרוקסיאתיל מתילצלולוז (HEMC) הם:

1. מסיסות: מסיס במים ובחלק ממסים אורגניים. ניתן להמיס HEMC במים קרים. הריכוז הגבוה ביותר שלו נקבע רק על ידי הצמיגות. המסיסות משתנה בהתאם לצמיגות. ככל שהצמיגות נמוכה יותר, כך המסיסות גדולה יותר.

2. עמידות למלח: מוצרי HEMC הם אתרים תאית לא יוניים ואינם פוליאלקטרוליטים, ולכן הם יציבים יחסית בתמיסות מימיות כאשר קיימים מלחי מתכת או אלקטרוליטים אורגניים, אך תוספת מוגזמת של אלקטרוליטים עלולה לגרום לג'לציה ולמשקעים.

3. פעילות פני השטח: בשל תפקוד השטח הפעיל של התמיסה המימית, ניתן להשתמש בה כחומר מגן קולואידי, מתחלב ומפזר.

4. ג'ל תרמי: כאשר תמיסה מימית של מוצרי HEMC מחוממת לטמפרטורה מסוימת, היא הופכת לאטומה, נוצרת ג'ל ומשקעת, אך כאשר היא מקוררת ברציפות, היא חוזרת למצב התמיסה המקורי, והטמפרטורה שבה מתרחשים ג'ל ומשקעים אלה תלויה בעיקר בחומרי סיכה, עזרי השעיה, קולואידים מגנים, מתחלבים וכו'.

5. אדישות מטבולית וריח וניחוח נמוכים: HEMC נמצא בשימוש נרחב במזון וברפואה מכיוון שהוא אינו עובר מטבוליזם ובעל ריח וניחוח נמוכים.

6. עמידות בפני עובש: ל-HEMC עמידות טובה יחסית בפני עובש ויציבות צמיגות טובה במהלך אחסון לטווח ארוך.

7. יציבות PH: צמיגות התמיסה המימית של מוצרי HEMC כמעט ולא מושפעת מחומצה או בסיס, וערך ה-pH יציב יחסית בטווח של 3.0 עד 11.0.

בַּקָשָׁה

הידרוקסיאתיל מתילצלולוז יכול לשמש כחומר מגן קולואידי, מתחלב ופיזר בשל תפקודו הפעיל פני השטח בתמיסה מימית. דוגמאות ליישום שלו הן כדלקמן:

1. השפעת הידרוקסיאתיל מתילצלולוז על ביצועי הצמנט. הידרוקסיאתיל מתילצלולוז היא אבקה לבנה חסרת ריח, טעם ולא רעילה, הניתנת להמסה במים קרים ליצירת תמיסה צמיגה שקופה. יש לה מאפיינים של עיבוי, קשירה, פיזור, מתחלב, יצירת שכבה, השעיה, ספיחה, ג'ליזציה, פעילות שטח, שמירה על לחות והגנה על קולואיד. מכיוון שלתמיסה המימית יש פונקציה פעילה שטח, ניתן להשתמש בה כחומר מגן קולואידי, מתחלב ופיזור. לתמיסה מימית של הידרוקסיאתיל מתילצלולוז יש הידרופיליות טובה והיא חומר יעיל לשמירת מים.

2. מכינים צבע תבליט גמיש במיוחד, העשוי מחומרי הגלם הבאים בחלקים לפי משקל: 150-200 גרם מים מזוקקים; 60-70 גרם אמולסיה אקרילית טהורה; 550-650 גרם סידן כבד; 70-90 גרם אבקת טלק; 30-40 גרם תמיסת תאית מימית; 10-20 גרם תמיסת ליגנוצלולוז מימית; 4-6 גרם חומר עזר ליצירת שכבה; 1.5-2.5 גרם חומר חיטוי וקוטל פטריות; 1.8-2.2 גרם פיזור; 1.8-2.2 גרם חומר הרטבה; 3.5-4.5 גרם; 9-11 גרם אתילן גליקול; תמיסת הידרוקסיאתיל מתילצלולוז מימית מיוצרת על ידי המסת 2-4% הידרוקסיאתיל מתילצלולוז במים; תמיסת הליגנוצלולוז מימית עשויה מ-1-3%. ליגנוצולוז מיוצרת על ידי המסה במים.

הֲכָנָה

שיטת הכנה של הידרוקסיאתיל מתיל צלולוז, השיטה היא שכותנה מזוקקת משמשת כחומר גלם, ואתילן אוקסיד משמש כחומר אתריפיקציה להכנת הידרוקסיאתיל מתיל צלולוז. חלקי המשקל של חומרי הגלם להכנת הידרוקסיאתיל מתיל צלולוז הם כדלקמן: 700-800 חלקים של תערובת טולואן ואיזופרופנול כממס, 30-40 חלקים של מים, 70-80 חלקים של נתרן הידרוקסידי, 80-85 חלקים של כותנה מזוקקת, 20-28 חלקים של אוקסיאתאן, 80-90 חלקים של מתיל כלוריד, 16-19 חלקים של חומצה אצטית קרחונית; השלבים הספציפיים הם:

בשלב הראשון, מוסיפים את תערובת הטולואן והאיזופרופנול, מים ונתרן הידרוקסידי בסיר התגובה, מחממים ל-60-80 מעלות צלזיוס, ומשאירים את התערובת חמה במשך 20-40 דקות;

השלב השני, אלקליזציה: קירור החומרים הנ"ל ל-30-50 מעלות צלזיוס, הוספת כותנה מעודנת, ריסוס ממס של תערובת טולואן ואיזופרופנול, ריקון ל-0.006 מגה פסקל, מילוי חנקן למשך 3 החלפות, ולאחר מכן ביצוע אלקליזציה לאחר ההחלפה. תנאי האלקליזציה הם: זמן האלקליזציה הוא שעתיים, וטמפרטורת האלקליזציה היא 30 מעלות צלזיוס עד 50 מעלות צלזיוס;

השלב השלישי, אתריפיקציה: לאחר השלמת האלקליזציה, הכור מפונה ל-0.05-0.07 מגה פסקל, ומוסיפים אתילן אוקסיד ומתיל כלוריד למשך 30-50 דקות; שלב ראשון של אתריפיקציה: 40-60 מעלות צלזיוס, 1.0-2.0 שעות, הלחץ נשלט בין 0.15 ל-0.3 מגה פסקל; שלב שני של אתריפיקציה: 60 ~ 90 ℃, 2.0 ~ 2.5 שעות, הלחץ נשלט בין 0.4 ל-0.8 מגה פסקל;

השלב הרביעי, ניטרול: מוסיפים את חומצה אצטית קרחונית שנמדדה מראש לסיר המשקעים, לוחצים לתוך החומר האתרי לצורך ניטרול, מעלים את הטמפרטורה ל-75-80 מעלות צלזיוס לצורך משקעים, הטמפרטורה עולה ל-102 מעלות צלזיוס, ומזהים את ערך ה-pH כ-6. בשעה 8:00, תהליך הפירוק ממסים הושלם; מיכל הפירוק ממסים מתמלא במי ברז שטופלו במכשיר אוסמוזה הפוכה בטמפרטורה של 90 מעלות צלזיוס עד 100 מעלות צלזיוס;

השלב החמישי, שטיפה צנטריפוגלית: החומר בשלב הרביעי עובר צנטריפוגה דרך צנטריפוגה בורגית אופקית, והחומר המופרד מועבר למיכל שטיפה מלא במים חמים מראש לשטיפת החומר;

השלב השישי, ייבוש צנטריפוגלי: החומר השטוף מועבר למייבש דרך צנטריפוגה בורגית אופקית, והחומר מיובש בטמפרטורה של 150-170 מעלות צלזיוס, והחומר המיובש נמעך ונארז.

בהשוואה לטכנולוגיית ייצור אתר תאית הקיימת, ההמצאה הנוכחית משתמשת באתילן אוקסיד כחומר אתריפיקציה להכנת הידרוקסיאתיל מתיל תאית, בעל עמידות טובה לטחב בשל היותה מכילה קבוצות הידרוקסיאתיל. יש לה יציבות צמיגות טובה ועמידות טובה לטחב במהלך אחסון לטווח ארוך. ניתן להשתמש בה במקום אתרי תאית אחרים.