배경 및 개요
셀룰로오스 에테르는 천연 고분자 셀룰로스를 화학적 처리를 통해 만든, 널리 사용되는 고분자 정밀 화학 소재입니다. 19세기에 셀룰로오스 질산염과 셀룰로오스 아세테이트가 제조된 이후, 화학자들은 다양한 셀룰로오스 에테르의 셀룰로스 유도체를 개발해 왔으며, 여러 산업 분야를 아우르는 새로운 응용 분야가 지속적으로 발견되었습니다. 나트륨과 같은 셀룰로오스 에테르 제품은카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 에틸셀룰로오스(EC), 히드록시에틸셀룰로오스(HEC), 히드록시프로필셀룰로오스(HPC), 메틸히드록시에틸셀룰로오스(MHEC)그리고메틸히드록시프로필셀룰로오스(MHPC)및 기타 셀룰로스 에테르는 "산업용 글루탐산나트륨"으로 알려져 있으며 석유 시추, 건설, 코팅, 식품, 의약품 및 일상 화학 제품에 널리 사용되어 왔습니다.
히드록시에틸메틸셀룰로오스(MHPC)는 무취, 무미, 무독성의 흰색 분말로, 냉수에 용해되어 투명한 점성 용액을 형성합니다. 증점, 결합, 분산, 유화, 필름 형성, 현탁, 흡착, 겔화, 계면활성, 수분 유지 및 콜로이드 보호 등의 특성을 가지고 있습니다. 수용액의 계면활성 작용으로 인해 콜로이드 보호제, 유화제 및 분산제로 사용할 수 있습니다. 히드록시에틸메틸셀룰로오스 수용액은 친수성이 우수하여 효율적인 보수제입니다. 히드록시에틸메틸셀룰로오스는 히드록시에틸기를 함유하고 있어 장기간 보관 시에도 우수한 방곰팡이 방지력, 점도 안정성 및 내곰팡이성을 나타냅니다.
히드록시에틸 메틸셀룰로오스(HEMC)는 메틸셀룰로오스(MC)에 에틸렌 옥사이드 치환기(MS 0.3~0.4)를 도입하여 제조되며, 변성되지 않은 고분자보다 내염성이 우수합니다. 또한 메틸셀룰로오스의 겔화 온도도 MC보다 높습니다.
구조
특징
하이드록시에틸 메틸셀룰로오스(HEMC)의 주요 특징은 다음과 같습니다.
1. 용해도: 물과 일부 유기 용매에 용해됩니다. HEMC는 찬물에 용해될 수 있습니다. 최고 농도는 점도에 의해서만 결정됩니다. 용해도는 점도에 따라 달라집니다. 점도가 낮을수록 용해도가 높아집니다.
2. 내염성: HEMC 제품은 비이온성 셀룰로오스 에테르이며 폴리전해질이 아니므로 금속염이나 유기 전해질이 존재할 경우 수용액에서 비교적 안정적이지만 전해질을 과도하게 첨가하면 겔화 및 침전이 발생할 수 있습니다.
3. 표면 활성: 수용액의 표면 활성 기능으로 인해 콜로이드 보호제, 유화제 및 분산제로 사용할 수 있습니다.
4. 열겔: HEMC 제품의 수용액을 일정 온도까지 가열하면 불투명해지고 겔화되어 침전되지만, 계속 냉각하면 원래 용액 상태로 돌아가는데, 이 겔화와 침전이 일어나는 온도는 주로 윤활제, 현탁 보조제, 보호 콜로이드, 유화제 등에 따라 달라진다.
5. 대사 불활성 및 낮은 냄새와 향기: HEMC는 대사되지 않고 냄새와 향기가 낮기 때문에 식품과 의약품에 널리 사용됩니다.
6. 곰팡이 저항성: HEMC는 장기 보관 시 곰팡이 저항성이 비교적 우수하고 점도 안정성이 좋습니다.
7. PH 안정성: HEMC 제품 수용액의 점도는 산이나 알칼리에 의해 거의 영향을 받지 않으며, pH 값은 3.0~11.0의 범위 내에서 비교적 안정적입니다.
애플리케이션
히드록시에틸메틸셀룰로오스는 수용액에서 계면활성 기능을 가지므로 콜로이드 보호제, 유화제 및 분산제로 사용할 수 있습니다. 적용 예는 다음과 같습니다.
1. 히드록시에틸메틸셀룰로오스가 시멘트 성능에 미치는 영향. 히드록시에틸메틸셀룰로오스는 무취, 무미, 무독성의 흰색 분말로, 냉수에 용해되어 투명한 점성 용액을 형성합니다. 증점, 결합, 분산, 유화, 필름 형성, 현탁, 흡착, 겔화, 계면활성, 수분 유지 및 콜로이드 보호 등의 특성을 가지고 있습니다. 수용액은 계면활성 기능을 가지고 있어 콜로이드 보호제, 유화제 및 분산제로 사용할 수 있습니다. 히드록시에틸메틸셀룰로오스 수용액은 우수한 친수성을 가지며 효율적인 보수제입니다.
2. 중량부로 다음의 원료로 만들어진 매우 유연한 릴리프 페인트를 제조합니다: 150-200g의 탈이온수; 60-70g의 순수 아크릴 에멀젼; 550-650g의 중질 칼슘; 70-90g의 활석분; 기본 셀룰로스 수용액 30-40g; 리그노셀룰로스 수용액 10-20g; 필름 형성 보조제 4-6g; 방부제 및 살균제 1.5-2.5g; 분산제 1.8-2.2g; 습윤제 1.8-2.2g; 3.5-4.5g; 에틸렌 글리콜 9-11g; 2-4%의 히드록시에틸 메틸셀룰로스를 물에 녹여 만든 히드록시에틸 메틸셀룰로스 수용액; 1-3%의 리그노셀룰로스를 물에 녹여 만든 리그노셀룰로스 수용액.
준비
정제된 면(cotton)을 원료로 하고 에틸렌 옥사이드(ethylene oxide)를 에테르화제로 사용하여 히드록시에틸 메틸셀룰로오스를 제조하는 방법. 히드록시에틸 메틸셀룰로오스 제조를 위한 원료의 중량비는 다음과 같다: 용매로서 톨루엔과 이소프로판올 혼합물 700-800부, 물 30-40부, 수산화나트륨 70-80부, 정제된 면 80-85부, 옥시에탄 20-28부, 염화메틸 80-90부, 빙초산 16-19부; 구체적인 단계는 다음과 같다:
첫 번째 단계는 반응 용기에 톨루엔과 이소프로판올 혼합물, 물, 수산화나트륨을 넣고 60~80℃로 가열하여 20~40분간 따뜻하게 유지합니다.
2단계, 알칼리화: 상기 물질을 30~50°C로 냉각하고 정제된 면을 첨가하고 톨루엔과 이소프로판올 혼합 용매를 분무하고 0.006Mpa로 진공화하고 질소를 3회 교체한 후 알칼리화를 실시합니다. 알칼리화 조건은 다음과 같습니다. 알칼리화 시간은 2시간이고, 알칼리화 온도는 30°C~50°C입니다.
3단계 에테르화: 알칼리화가 완료된 후 반응기 내를 0.05~0.07MPa로 진공화하고 에틸렌옥사이드와 메틸클로라이드를 30~50분간 첨가한다. 1단계 에테르화: 40~60℃, 1.0~2.0시간, 압력은 0.15~0.3Mpa로 조절한다. 2단계 에테르화: 60~90℃, 2.0~2.5시간, 압력은 0.4~0.8Mpa로 조절한다.
4단계 중화: 측정한 빙초산을 침전솥에 미리 넣고 에테르화된 물질에 압입하여 중화시키고, 온도를 75~80℃로 올려 침전시키고, 온도를 102℃로 올리면 pH값이 6으로 검출된다. 8시 방향에 탈용매화가 완료된다. 탈용매화 탱크에는 역삼투압 장치로 90℃~100℃로 처리한 수돗물을 채운다.
5단계, 원심세척: 4단계의 재료를 수평 스크류 원심분리기를 통해 원심분리하고, 분리된 재료를 미리 뜨거운 물이 채워진 세척 탱크로 옮겨 재료를 세척합니다.
6단계, 원심건조: 세척된 재료를 수평 스크류 원심분리기를 통해 건조기로 보내고, 재료를 150~170°C에서 건조하고, 건조된 재료를 분쇄하여 포장합니다.
기존의 셀룰로스 에테르 제조 기술과 비교하여, 본 발명은 에틸렌 옥사이드를 에테르화제로 사용하여 히드록시에틸 메틸 셀룰로스를 제조하는데, 이는 히드록시에틸기를 함유하여 우수한 곰팡이 저항성을 갖는다. 또한, 장기 보관 시 점도 안정성과 곰팡이 저항성이 우수하며, 다른 셀룰로스 에테르를 대체하여 사용할 수 있다.
게시 시간: 2024년 4월 25일