Kontekstas ir apžvalga
Celiuliozės eteris yra plačiai naudojama smulkioji polimerinė cheminė medžiaga, gaminama iš natūralios polimerinės celiuliozės cheminiu būdu. Po celiuliozės nitrato ir celiuliozės acetato gamybos XIX amžiuje chemikai sukūrė daugybę celiuliozės eterių darinių, ir nuolat buvo atrandamos naujos taikymo sritys, apimančios daugelį pramonės sektorių. Celiuliozės eterio produktai, tokie kaip natrio celiuliozėkarboksimetilceliuliozė (CMC), etilceliuliozė (EB), hidroksietilceliuliozė (HEC), hidroksipropilceliuliozė (HPC), metilhidroksietilceliuliozė (MHEC)irmetilhidroksipropilceliuliozė (MHPC)ir kiti celiuliozės eteriai yra žinomi kaip „pramoninis mononatrio glutamatas“ ir plačiai naudojami naftos gręžiniuose, statybose, dangose, maiste, medicinoje ir kasdienėse chemijos srityse.
Hidroksietilmetilceliuliozė (MHPC) yra bekvapiai, beskoniai, netoksiški balti milteliai, kuriuos galima ištirpinti šaltame vandenyje ir sudaryti skaidrų klampų tirpalą. Jie pasižymi tirštinimo, rišimo, dispergavimo, emulgavimo, plėvelės formavimo, suspendavimo, adsorbavimo, stingimo, paviršinio aktyvumo, drėgmės palaikymo ir koloido apsaugos savybėmis. Dėl vandeninio tirpalo paviršinio aktyvumo jis gali būti naudojamas kaip koloidinis apsauginis agentas, emulsiklis ir dispergentas. Hidroksietilmetilceliuliozės vandeninis tirpalas pasižymi geru hidrofiliškumu ir yra efektyvi vandens sulaikymo medžiaga. Kadangi hidroksietilmetilceliuliozėje yra hidroksietilo grupių, ji pasižymi geromis antipelės savybėmis, geru klampumo stabilumu ir atsparumu pelėsiui ilgalaikio sandėliavimo metu.
Hidroksietilmetilceliuliozė (HEMC) gaminama į metilceliuliozę (MC) įvedant etileno oksido pakaitus (MS 0,3–0,4), o jos atsparumas druskoms yra geresnis nei nemodifikuotų polimerų. Metilceliuliozės stingimo temperatūra taip pat yra aukštesnė nei MC.
Struktūra
Funkcija
Pagrindinės hidroksietilmetilceliuliozės (HEMC) savybės yra šios:
1. Tirpumas: Tirpsta vandenyje ir kai kuriuose organiniuose tirpikliuose. HEMC gali būti ištirpintas šaltame vandenyje. Didžiausią jo koncentraciją lemia tik klampumas. Tirpumas kinta priklausomai nuo klampumo. Kuo mažesnis klampumas, tuo didesnis tirpumas.
2. Atsparumas druskoms: HEMC produktai yra nejoniniai celiuliozės eteriai ir nėra polielektrolitai, todėl jie yra gana stabilūs vandeniniuose tirpaluose, kai yra metalų druskų arba organinių elektrolitų, tačiau per didelis elektrolitų kiekis gali sukelti želatinizaciją ir nusėdimą.
3. Paviršiaus aktyvumas: Dėl vandeninio tirpalo paviršiaus aktyviosios funkcijos jis gali būti naudojamas kaip koloidinis apsauginis agentas, emulsiklis ir dispergentas.
4. Terminis gelis: Kai HEMC produktų vandeninis tirpalas kaitinamas iki tam tikros temperatūros, jis tampa neskaidrus, suformuoja gelį ir iškrenta nuosėdų, tačiau nuolat vėsinamas grįžta į pradinę tirpalo būseną, o temperatūra, kurioje vyksta šis gelis ir iškrenta nuosėdos, daugiausia priklauso nuo tepalų, suspensijos priemonių, apsauginių koloidų, emulsiklių ir kt.
5. Metabolinis inertiškumas ir silpnas kvapas bei aromatas: HEMC plačiai naudojamas maiste ir medicinoje, nes jis nebus metabolizuojamas ir turi silpną kvapą bei aromatą.
6. Atsparumas miltligei: HEMC pasižymi gana geru atsparumu miltligei ir geru klampumo stabilumu ilgalaikio sandėliavimo metu.
7. PH stabilumas: HEMC produktų vandeninio tirpalo klampumui rūgštis ar šarmai beveik neturi įtakos, o pH vertė yra santykinai stabili nuo 3,0 iki 11,0.
Paraiška
Dėl savo paviršinio aktyvumo savybių vandeniniame tirpale hidroksietilmetilceliuliozė gali būti naudojama kaip koloidinis apsauginis agentas, emulsiklis ir dispergentas. Jos taikymo pavyzdžiai yra šie:
1. Hidroksietilmetilceliuliozės poveikis cemento savybėms. Hidroksietilmetilceliuliozė yra bekvapiai, beskoniai, netoksiški balti milteliai, kuriuos galima ištirpinti šaltame vandenyje ir sudaryti skaidrų klampų tirpalą. Ji pasižymi tirštinimo, rišimo, dispergavimo, emulgavimo, plėvelės formavimo, suspendavimo, adsorbavimo, stingimo, paviršinio aktyvumo, drėgmės palaikymo ir koloido apsaugos savybėmis. Kadangi vandeninis tirpalas atlieka paviršinio aktyvumo funkciją, jį galima naudoti kaip koloidinį apsauginį agentą, emulsiklį ir dispergentą. Hidroksietilmetilceliuliozės vandeninis tirpalas pasižymi geru hidrofiliškumu ir yra efektyvi vandens sulaikymo medžiaga.
2. Paruošiami labai lankstūs reljefiniai dažai, kurie gaminami iš šių žaliavų svorio dalimis: 150–200 g dejonizuoto vandens; 60–70 g grynos akrilinės emulsijos; 550–650 g sunkiųjų kalcio miltelių; 70–90 g talko miltelių; bazinės celiuliozės vandeninio tirpalo 30–40 g; lignoceliuliozės vandeninio tirpalo 10–20 g; plėvelę formuojančios medžiagos 4–6 g; antiseptiko ir fungicido 1,5–2,5 g; dispergento 1,8–2,2 g; drėkiklio 1,8–2,2 g; 3,5–4,5 g; etilenglikolio 9–11 g; Hidroksietilmetilceliuliozės vandeninis tirpalas gaminamas ištirpinant 2–4 % hidroksietilmetilceliuliozės vandenyje; Lignoceliuliozės vandeninis tirpalas gaminamas iš 1–3 % lignoceliuliozės, ištirpintos vandenyje.
Paruošimas
Hidroksietilmetilceliuliozės gamybos būdas, kai rafinuota medvilnė naudojama kaip žaliava, o etileno oksidas – kaip eterinimo agentas hidroksietilmetilceliuliozei gauti. Žaliavų, skirtų hidroksietilmetilceliuliozei gaminti, svorio dalys yra tokios: 700–800 dalių tolueno ir izopropanolio mišinio kaip tirpiklio, 30–40 dalių vandens, 70–80 dalių natrio hidroksido, 80–85 dalys rafinuotos medvilnės, žiedas 20–28 dalys oksietano, 80–90 dalių metilchlorido, 16–19 dalių ledinės acto rūgšties; konkretūs etapai yra šie:
Pirmame etape į reakcijos virdulį įpilkite tolueno ir izopropanolio mišinį, vandenį ir natrio hidroksidą, kaitinkite iki 60–80 °C ir palaikykite šiltai 20–40 minučių;
Antrasis žingsnis, šarminimas: aukščiau nurodytas medžiagas atvėsinkite iki 30–50 °C, įpilkite rafinuotos medvilnės, apipurkškite tolueno ir izopropanolio mišinio tirpikliu, vakuumuokite iki 0,006 MPa, tris kartus pripildykite azoto ir po pakeitimo atlikite šarminimą. Šarminimo sąlygos yra šios: šarminimo laikas yra 2 valandos, o šarminimo temperatūra yra nuo 30 °C iki 50 °C.
Trečiasis etapas, eterinimas: baigus šarminimą, reaktorius išsiurbiamas iki 0,05–0,07 MPa slėgio ir 30–50 minučių pridedama etileno oksido ir metilo chlorido; pirmasis eterinimo etapas: 40–60 °C, 1,0–2,0 valandos, slėgis kontroliuojamas nuo 0,15 iki 0,3 MPa; antrasis eterinimo etapas: 60–90 ℃, 2,0–2,5 valandos, slėgis kontroliuojamas nuo 0,4 iki 0,8 MPa;
Ketvirtas žingsnis, neutralizavimas: į nusodinimo virdulį iš anksto įpilkite išmatuotą ledinės acto rūgšties kiekį, įspauskite į eterifikuotą medžiagą neutralizavimui, pakelkite temperatūrą iki 75–80 °C nusodinimui, temperatūra pakyla iki 102 °C, o pH vertė nustatoma kaip 6. 8 valandą tirpiklio pašalinimas baigtas; tirpiklio pašalinimo bakas pripildomas atvirkštinio osmoso įrenginiu apdorotu vandentiekio vandeniu 90–100 °C temperatūroje;
Penktasis etapas, išcentrinis plovimas: ketvirtajame etape medžiaga centrifuguojama horizontalioje sraigtinėje centrifugoje, o atskirta medžiaga perkeliama į plovimo baką, iš anksto pripildytą karšto vandens, medžiagai plauti;
Šeštasis etapas, išcentrinis džiovinimas: išplauta medžiaga horizontalia sraigtine centrifuga pernešama į džiovyklę, džiovinama 150–170 °C temperatūroje, o išdžiovinta medžiaga susmulkinama ir supakuojama.
Lyginant su esama celiuliozės eterių gamybos technologija, šiame išradime etileno oksidas naudojamas kaip eterifikavimo agentas hidroksietilmetilceliuliozei, kuri dėl joje esančių hidroksietilo grupių yra atspari miltligei, gaminti. Ji pasižymi geru klampumo stabilumu ir atsparumu miltligei ilgalaikio sandėliavimo metu. Ją galima naudoti vietoj kitų celiuliozės eterių.
Įrašo laikas: 2024 m. balandžio 25 d.