Konteksts un pārskats
Celulozes ēteris ir plaši izmantots smalks polimēru ķīmisks materiāls, kas tiek iegūts no dabīga polimēra celulozes, izmantojot ķīmisku apstrādi. Pēc celulozes nitrāta un celulozes acetāta ražošanas 19. gadsimtā ķīmiķi ir izstrādājuši virkni celulozes atvasinājumu no daudziem celulozes ēteriem, un nepārtraukti ir atklātas jaunas pielietojuma jomas, kas ietver daudzas rūpniecības nozares. Celulozes ētera produkti, piemēram, nātrijakarboksimetilceluloze (CMC), etilceluloze (EK), hidroksietilceluloze (HEC), hidroksipropilceluloze (HPC), metilhidroksietilceluloze (MHEC)unmetilhidroksipropilceluloze (MHPC)un citi celulozes ēteri ir pazīstami kā “rūpnieciskais mononātrija glutamāts” un ir plaši izmantoti naftas urbšanā, būvniecībā, pārklājumos, pārtikā, medicīnā un ikdienas ķimikālijās.
Hidroksietilmetilceluloze (MHPC) ir bez smaržas, bez garšas, netoksisks balts pulveris, ko var izšķīdināt aukstā ūdenī, veidojot caurspīdīgu viskozu šķīdumu. Tai piemīt sabiezināšanas, saistīšanas, disperģēšanas, emulgēšanas, plēves veidošanas, suspendēšanas, adsorbcijas, želejveida, virsmaktīvās, mitruma saglabāšanas un koloīda aizsardzības īpašības. Pateicoties ūdens šķīduma virsmaktīvajām funkcijām, to var izmantot kā koloīdu aizsarglīdzekli, emulgatoru un disperģētāju. Hidroksietilmetilcelulozes ūdens šķīdumam ir laba hidrofilitāte un tas ir efektīvs ūdens saglabāšanas līdzeklis. Tā kā hidroksietilmetilceluloze satur hidroksietilgrupas, tai ir labas pretpelējuma īpašības, laba viskozitātes stabilitāte un izturība pret pelējumu ilgstošas uzglabāšanas laikā.
Hidroksietilmetilceluloze (HEMC) tiek iegūta, ievadot metilcelulozē (MC) etilēnoksīda aizvietotājus (MS 0,3–0,4), un tās sāls izturība ir labāka nekā nemodificētiem polimēriem. Metilcelulozes želejveida veidošanās temperatūra ir arī augstāka nekā MC.
Struktūra
Funkcija
Hidroksietilmetilcelulozes (HEMC) galvenās īpašības ir:
1. Šķīdība: Šķīst ūdenī un dažos organiskajos šķīdinātājos. HEMC var izšķīdināt aukstā ūdenī. Tā augstāko koncentrāciju nosaka tikai viskozitāte. Šķīdība mainās atkarībā no viskozitātes. Jo zemāka viskozitāte, jo lielāka šķīdība.
2. Sāls izturība: HEMC produkti ir nejonu celulozes ēteri un nav polielektrolīti, tāpēc tie ir relatīvi stabili ūdens šķīdumos, ja pastāv metālu sāļi vai organiskie elektrolīti, bet pārmērīga elektrolītu pievienošana var izraisīt želejveida veidošanos un nogulsnēšanos.
3. Virsmas aktivitāte: Ūdens šķīduma virsmas aktīvās funkcijas dēļ to var izmantot kā koloidālu aizsarglīdzekli, emulgatoru un disperģētāju.
4. Termiskais gēls: Kad HEMC produktu ūdens šķīdums tiek uzkarsēts līdz noteiktai temperatūrai, tas kļūst necaurspīdīgs, veido želeju un nogulsnes, bet, nepārtraukti atdzesējot, tas atgriežas sākotnējā šķīduma stāvoklī, un temperatūra, kurā notiek šī želeja un nogulsnes, galvenokārt ir atkarīga no smērvielām, suspendējošām vielām, aizsargkoloīdiem, emulgatoriem utt.
5. Metabolisma inerce un vāja smarža un aromāts: HEMC tiek plaši izmantots pārtikā un medicīnā, jo tas netiks metabolizēts un tam ir vāja smarža un aromāts.
6. Izturība pret miltrasu: HEMC ir relatīvi laba izturība pret miltrasu un laba viskozitātes stabilitāte ilgstošas uzglabāšanas laikā.
7. pH stabilitāte: HEMC produktu ūdens šķīduma viskozitāti gandrīz neietekmē skābe vai sārmi, un pH vērtība ir relatīvi stabila diapazonā no 3,0 līdz 11,0.
Pieteikums
Hidroksietilmetilcelulozi var izmantot kā koloīdu aizsargvielu, emulgatoru un disperģētāju, pateicoties tās virsmaktīvajām funkcijām ūdens šķīdumā. Tās pielietojuma piemēri ir šādi:
1. Hidroksietilmetilcelulozes ietekme uz cementa īpašībām. Hidroksietilmetilceluloze ir bez smaržas, garšas, netoksisks balts pulveris, ko var izšķīdināt aukstā ūdenī, veidojot caurspīdīgu viskozu šķīdumu. Tai piemīt sabiezināšanas, saistīšanas, disperģēšanas, emulgēšanas, plēves veidošanas, suspendēšanas, adsorbcijas, želejveida, virsmaktīvās, mitruma saglabāšanas un koloīda aizsardzības īpašības. Tā kā ūdens šķīdumam ir virsmaktīvā funkcija, to var izmantot kā koloīdu aizsarglīdzekli, emulgatoru un disperģētāju. Hidroksietilmetilcelulozes ūdens šķīdumam ir laba hidrofilitāte un tas ir efektīvs ūdens saglabāšanas līdzeklis.
2. Tiek sagatavota ļoti elastīga reljefa krāsa, kas tiek izgatavota no šādām izejvielām svara daļās: 150–200 g dejonizēta ūdens; 60–70 g tīras akrila emulsijas; 550–650 g smagā kalcija; 70–90 g talka pulvera; bāzes celulozes ūdens šķīdums 30–40 g; lignocelulozes ūdens šķīdums 10–20 g; plēves veidošanas līdzeklis 4–6 g; antiseptisks līdzeklis un fungicīds 1,5–2,5 g; disperģētājs 1,8–2,2 g; mitrinātājs 1,8–2,2 g; 3,5–4,5 g; etilēnglikols 9–11 g; Hidroksietilmetilcelulozes ūdens šķīdumu pagatavo, izšķīdinot ūdenī 2–4 % hidroksietilmetilcelulozes; Lignocelulozes ūdens šķīdumu pagatavo no 1–3 % lignocelulozi, izšķīdinot to ūdenī.
Sagatavošana
Hidroksietilmetilcelulozes pagatavošanas metode, kuras pamatā ir rafinētas kokvilnas izmantošana kā izejviela, un etilēnoksīda izmantošana kā ēterifikācijas aģents hidroksietilmetilcelulozes pagatavošanai. Izejvielu svara daļas hidroksietilmetilcelulozes pagatavošanai ir šādas: 700–800 daļas toluola un izopropanola maisījuma kā šķīdinātāja, 30–40 daļas ūdens, 70–80 daļas nātrija hidroksīda, 80–85 daļas rafinētas kokvilnas, gredzens 20–28 daļas oksietāna, 80–90 daļas metilhlorīda, 16–19 daļas ledus etiķskābes; konkrētie soļi ir šādi:
Pirmajā solī reakcijas katlā pievieno toluola un izopropanola maisījumu, ūdeni un nātrija hidroksīdu, uzkarsē līdz 60–80 °C, uztur siltumā 20–40 minūtes;
Otrais solis, sārmināšana: atdzesējiet iepriekš minētos materiālus līdz 30–50 °C, pievienojiet rafinētu kokvilnu, izsmidziniet toluola un izopropanola maisījuma šķīdinātāju, vakuumā veiciet spiedienu līdz 0,006 MPa, piepildiet ar slāpekli 3 nomaiņas reizēm un veiciet pēc sārmināšanas nomaiņas, sārmināšanas apstākļi ir šādi: sārmināšanas laiks ir 2 stundas, un sārmināšanas temperatūra ir no 30 °C līdz 50 °C;
Trešais posms, ēterifikācija: pēc sārmināšanas pabeigšanas reaktoru vakuumē līdz 0,05–0,07 MPa, un 30–50 minūtes pievieno etilēnoksīdu un metilhlorīdu; pirmais ēterifikācijas posms: 40–60 °C, 1,0–2,0 stundas, spiedienu kontrolē no 0,15 līdz 0,3 MPa; otrais ēterifikācijas posms: 60–90 ℃, 2,0–2,5 stundas, spiedienu kontrolē no 0,4 līdz 0,8 MPa;
Ceturtais solis, neitralizācija: iepriekš nogulsnēšanas tējkannā pievienojiet izmērīto ledus etiķskābi, iespiediet to ēterificētajā materiālā neitralizācijai, paaugstiniet temperatūru līdz 75–80 °C nogulsnēšanai, temperatūra paaugstinās līdz 102 °C, un pH vērtība tiek noteikta kā 6. Pulksten 8:00 dešķīdinātāja atdalīšana ir pabeigta; dešķīdinātāja tvertne ir piepildīta ar krāna ūdeni, kas apstrādāts ar reversās osmozes ierīci 90–100 °C temperatūrā;
Piektais solis, centrbēdzes mazgāšana: ceturtajā solī materiāls tiek centrifugēts caur horizontālu skrūvcentrifūgu, un atdalītais materiāls tiek pārvietots uz mazgāšanas tvertni, kas iepriekš piepildīta ar karstu ūdeni materiāla mazgāšanai;
Sestais solis, centrbēdzes žāvēšana: mazgāto materiālu caur horizontālu skrūves centrifūgu nogādā žāvētājā, materiālu žāvē 150–170 °C temperatūrā, un žāvēto materiālu sasmalcina un iepako.
Salīdzinot ar esošo celulozes ētera ražošanas tehnoloģiju, šajā izgudrojumā kā ēterifikācijas aģentu tiek izmantots etilēnoksīds, lai iegūtu hidroksietilmetilcelulozi, kurai, pateicoties hidroksietilgrupu saturam, ir laba izturība pret pelējumu. Tai ir laba viskozitātes stabilitāte un izturība pret pelējumu ilgstošas uzglabāšanas laikā. To var izmantot citu celulozes ēteru vietā.
Publicēšanas laiks: 2024. gada 25. aprīlis