배경 및 개요
셀룰로오스 에테르는 천연 고분자인 셀룰로오스를 화학적으로 처리하여 만든 널리 사용되는 고분자 정밀화학 소재입니다. 19세기에 셀룰로오스 질산염과 셀룰로오스 아세트산염이 제조된 이후, 화학자들은 다양한 셀룰로오스 에테르 유도체를 개발해 왔으며, 여러 산업 분야에 걸쳐 새로운 응용 분야가 지속적으로 발견되었습니다. 셀룰로오스 에테르 제품으로는 나트륨 셀룰로오스와 같은 것들이 있습니다.카르복시메틸 셀룰로오스(CMC), 에틸셀룰로오스(EC), 하이드록시에틸 셀룰로오스(HEC), 하이드록시프로필 셀룰로오스(HPC), 메틸하이드록시에틸셀룰로오스(MHEC)그리고메틸하이드록시프로필셀룰로오스(MHPC)셀룰로오스 에테르 및 기타 셀룰로오스 에테르는 "산업용 글루탐산나트륨"으로 알려져 있으며 석유 시추, 건설, 코팅, 식품, 의약품 및 생활 화학 제품에 널리 사용되어 왔습니다.
하이드록시에틸메틸셀룰로오스(MHPC)는 무취, 무미, 무독성의 백색 분말로, 찬물에 녹여 투명하고 점성이 있는 용액을 형성합니다. MHPC는 점증, 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 사용될 수 있습니다. 하이드록시에틸메틸셀룰로오스 수용액은 친수성이 우수하고 수분 보유 효과가 뛰어납니다. 또한, 하이드록시에틸기를 함유하고 있어 항곰팡이성이 우수하고 점도 안정성이 뛰어나며 장기간 보관 시 곰팡이 발생에 대한 저항성이 높습니다.
하이드록시에틸 메틸셀룰로오스(HEMC)는 메틸셀룰로오스(MC)에 에틸렌 옥사이드 치환기(MS 0.3~0.4)를 도입하여 제조하며, 미변성 고분자보다 내염성이 우수하다. 또한, HEMC의 겔화 온도는 MC보다 높다.
구조
특징
하이드록시에틸메틸셀룰로오스(HEMC)의 주요 특징은 다음과 같습니다.
1. 용해도: 물과 일부 유기 용매에 용해됩니다. HEMC는 찬물에도 녹을 수 있습니다. 최대 용해 농도는 점도에 따라 결정됩니다. 용해도는 점도에 따라 달라지며, 점도가 낮을수록 용해도가 높아집니다.
2. 내염성: HEMC 제품은 비이온성 셀룰로오스 에테르이며 고분자 전해질이 아니므로 금속염이나 유기 전해질이 존재하는 수용액에서 비교적 안정적이지만, 전해질을 과량 첨가하면 겔화 및 침전이 발생할 수 있습니다.
3. 계면활성: 수용액의 계면활성 기능으로 인해 콜로이드 보호제, 유화제 및 분산제로 사용할 수 있습니다.
4. 열 겔화: HEMC 제품의 수용액을 특정 온도로 가열하면 불투명해지고 겔화되거나 침전되지만, 계속 냉각하면 원래의 용액 상태로 되돌아갑니다. 이러한 겔화 및 침전이 발생하는 온도는 주로 윤활제, 현탁 보조제, 보호 콜로이드, 유화제 등에 따라 달라집니다.
5. 대사 불활성 및 낮은 냄새와 향: HEMC는 대사되지 않고 냄새와 향이 적기 때문에 식품 및 의약품에 널리 사용됩니다.
6. 곰팡이 저항성: HEMC는 곰팡이 저항성이 비교적 우수하며 장기간 보관 시 점도 안정성이 뛰어납니다.
7. pH 안정성: HEMC 제품 수용액의 점도는 산이나 알칼리에 거의 영향을 받지 않으며, pH 값은 3.0~11.0 범위 내에서 비교적 안정적입니다.
애플리케이션
하이드록시에틸메틸셀룰로오스는 수용액에서 계면활성 작용을 하므로 콜로이드성 보호제, 유화제 및 분산제로 사용될 수 있다. 그 응용 예는 다음과 같다.
1. 하이드록시에틸메틸셀룰로오스가 시멘트 성능에 미치는 영향. 하이드록시에틸메틸셀룰로오스는 무취, 무미, 무독성의 백색 분말로, 찬물에 녹여 투명하고 점성이 있는 용액을 형성합니다. 점증, 결합, 분산, 유화, 피막 형성, 현탁, 흡착, 겔화, 계면활성, 수분 유지 및 콜로이드 보호 등의 특성을 가지고 있습니다. 수용액은 계면활성 작용을 하므로 콜로이드 보호제, 유화제 및 분산제로 사용할 수 있습니다. 하이드록시에틸메틸셀룰로오스 수용액은 친수성이 우수하고 효율적인 수분 보유제입니다.
2. 고도로 유연한 입체 도료를 제조하는데, 이는 다음 원료들을 중량부로 사용하여 제조한다: 탈이온수 150-200g; 순수 아크릴 에멀젼 60-70g; 중칼슘 550-650g; 활석분 70-90g; 셀룰로오스 기본 수용액 30-40g; 리그노셀룰로오스 수용액 10-20g; 도막형성 보조제 4-6g; 방부제 및 살균제 1.5-2.5g; 분산제 1.8-2.2g; 습윤제 1.8-2.2g; 에틸렌글리콜 3.5-4.5g; 9-11g; 하이드록시에틸메틸셀룰로오스 수용액은 하이드록시에틸메틸셀룰로오스를 물에 2-4% 용해시켜 제조하고; 리그노셀룰로오스 수용액은 리그노셀룰로오스를 물에 1-3% 용해시켜 제조한다.
준비
정제면을 원료로 사용하고 에틸렌옥사이드를 에테르화제로 사용하여 하이드록시에틸메틸셀룰로오스를 제조하는 방법. 하이드록시에틸메틸셀룰로오스 제조를 위한 원료의 중량부는 다음과 같다: 용매로 톨루엔과 이소프로판올 혼합물 700-800부, 물 30-40부, 수산화나트륨 70-80부, 정제면 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°C까지 가열한 후 20~40분간 보온하는 것입니다.
두 번째 단계인 알칼리화: 상기 재료를 30-50°C로 냉각하고, 정제된 면을 첨가한 후, 톨루엔과 이소프로판올 혼합 용액을 분사하고, 0.006Mpa까지 진공 상태로 만든 다음, 질소를 3회 교체 주입하여 알칼리화를 진행합니다. 알칼리화 조건은 알칼리화 시간 2시간, 알칼리화 온도 30°C~50°C입니다.
세 번째 단계인 에테르화 반응: 알칼리화 반응이 완료된 후, 반응기를 0.05-0.07MPa까지 진공 상태로 만든 다음, 에틸렌 옥사이드와 염화메틸을 30-50분 동안 첨가한다. 에테르화 반응 1단계: 40-60°C, 1.0-2.0시간, 압력은 0.15-0.3MPa로 조절한다. 에테르화 반응 2단계: 60-90°C, 2.0-2.5시간, 압력은 0.4-0.8MPa로 조절한다.
네 번째 단계인 중화: 미리 계량해 둔 빙초산을 침전조에 넣고, 에테르화된 물질에 압착하여 중화시킨 후, 온도를 75~80°C로 올려 침전시키고, 온도를 102°C까지 상승시킨 후 pH 값이 6인지 확인합니다. 8시에 탈용매화가 완료되면, 탈용매조에 역삼투압 장치로 90~100°C로 처리한 수돗물을 채웁니다.
다섯 번째 단계인 원심 세척: 네 번째 단계에서 얻은 물질을 수평 스크류 원심분리기를 통해 원심분리하고, 분리된 물질을 미리 뜨거운 물이 채워진 세척조로 옮겨 세척합니다.
여섯 번째 단계는 원심 건조입니다. 세척된 재료는 수평 스크류 원심분리기를 통해 건조기로 이송되어 150~170°C에서 건조됩니다. 건조된 재료는 분쇄하여 포장합니다.
기존의 셀룰로오스 에테르 생산 기술과 비교하여, 본 발명은 에틸렌 옥사이드를 에테르화제로 사용하여 하이드록시에틸기를 함유하여 내곰팡이성이 우수한 하이드록시에틸 메틸셀룰로오스를 제조한다. 이는 장기간 보관 시 점도 안정성과 내곰팡이성이 우수하며, 다른 셀룰로오스 에테르를 대체하여 사용할 수 있다.
게시 시간: 2024년 4월 25일