Achtergrond en overzicht
Cellulose-ether is een veelgebruikt polymeer-fijnchemisch materiaal dat door chemische behandeling wordt gemaakt van de natuurlijke polymeer cellulose. Na de productie van cellulosenitraat en celluloseacetaat in de 19e eeuw hebben chemici een reeks cellulosederivaten van vele cellulose-ethers ontwikkeld, en er zijn voortdurend nieuwe toepassingsgebieden ontdekt in vele industriële sectoren. Cellulose-etherproducten zoals natriumcellulose-ethers worden hier ook gebruikt.carboxymethylcellulose (CMC), ethylcellulose (EC), hydroxyethylcellulose (HEC), hydroxypropylcellulose (HPC), methylhydroxyethylcellulose (MHEC)Enmethylhydroxypropylcellulose (MHPC)En andere cellulose-ethers staan bekend als "industrieel mononatriumglutamaat" en worden veelvuldig gebruikt bij olieboringen, in de bouw, voor coatings, in de voedingsmiddelenindustrie, de geneeskunde en in chemische producten voor dagelijks gebruik.
Hydroxyethylmethylcellulose (MHPC) is een geurloos, smaakloos, niet-giftig wit poeder dat in koud water kan worden opgelost tot een transparante, stroperige oplossing. Het heeft de eigenschappen van verdikking, binding, dispergeren, emulgeren, filmvorming, suspenderen, adsorberen, geleren, oppervlakteactiviteit, vochtbehoud en colloïdbescherming. Dankzij de oppervlakteactieve werking van de waterige oplossing kan het worden gebruikt als colloïdbeschermingsmiddel, emulgator en dispergeermiddel. De waterige oplossing van hydroxyethylmethylcellulose heeft een goede hydrofiliteit en is een efficiënt waterbindend middel. Omdat hydroxyethylmethylcellulose hydroxyethylgroepen bevat, heeft het een goede schimmelwerende werking, een goede viscositeitsstabiliteit en is het bestand tegen schimmelvorming tijdens langdurige opslag.
Hydroxyethylmethylcellulose (HEMC) wordt bereid door ethyleenoxide-substituenten (MS 0,3~0,4) in methylcellulose (MC) te introduceren, en de zoutbestendigheid ervan is beter dan die van ongemodificeerde polymeren. De geleertemperatuur van methylcellulose is ook hoger dan die van MC.
Structuur
Functie
De belangrijkste kenmerken van hydroxyethylmethylcellulose (HEMC) zijn:
1. Oplosbaarheid: Oplosbaar in water en sommige organische oplosmiddelen. HEMC kan worden opgelost in koud water. De hoogste concentratie wordt uitsluitend bepaald door de viscositeit. De oplosbaarheid varieert met de viscositeit. Hoe lager de viscositeit, hoe groter de oplosbaarheid.
2. Zoutbestendigheid: HEMC-producten zijn niet-ionische cellulose-ethers en geen polyelektrolyten, waardoor ze relatief stabiel zijn in waterige oplossingen in aanwezigheid van metaalzouten of organische elektrolyten. Overmatige toevoeging van elektrolyten kan echter gelering en neerslag veroorzaken.
3. Oppervlakteactiviteit: Dankzij de oppervlakteactieve functie van de waterige oplossing kan deze worden gebruikt als colloïdaal beschermingsmiddel, emulgator en dispergeermiddel.
4. Thermische gelvorming: Wanneer de waterige oplossing van HEMC-producten tot een bepaalde temperatuur wordt verwarmd, wordt deze troebel, vormt een gel en slaat neer. Bij verdere afkoeling keert de oplossing echter terug naar de oorspronkelijke vloeibare toestand. De temperatuur waarbij deze gelvorming en neerslagvorming optreedt, is hoofdzakelijk afhankelijk van de aanwezige smeermiddelen, suspensiemiddelen, beschermende colloïden, emulgatoren, enz.
5. Metabolische inertheid en geringe geur en aroma: HEMC wordt veel gebruikt in voedingsmiddelen en geneesmiddelen omdat het niet wordt gemetaboliseerd en een geringe geur en aroma heeft.
6. Schimmelbestendigheid: HEMC heeft een relatief goede schimmelbestendigheid en een goede viscositeitsstabiliteit tijdens langdurige opslag.
7. pH-stabiliteit: De viscositeit van de waterige oplossing van HEMC-producten wordt nauwelijks beïnvloed door zuur of alkali, en de pH-waarde blijft relatief stabiel binnen het bereik van 3,0 tot 11,0.
Sollicitatie
Hydroxyethylmethylcellulose kan, dankzij zijn oppervlakteactieve werking in waterige oplossingen, gebruikt worden als colloïdaal beschermingsmiddel, emulgator en dispergeermiddel. Voorbeelden van toepassingen zijn:
1. Effect van hydroxyethylmethylcellulose op de cementprestaties. Hydroxyethylmethylcellulose is een geurloos, smaakloos, niet-giftig wit poeder dat in koud water kan worden opgelost tot een transparante, stroperige oplossing. Het heeft de eigenschappen van verdikking, binding, dispergeren, emulgeren, filmvorming, suspenderen, adsorberen, geleren, oppervlakteactiviteit, vochtbehoud en colloïdbescherming. Omdat de waterige oplossing een oppervlakteactieve functie heeft, kan het worden gebruikt als colloïdbeschermingsmiddel, emulgator en dispergeermiddel. De waterige oplossing van hydroxyethylmethylcellulose heeft een goede hydrofiliteit en is een effectief waterbindend middel.
2. Er wordt een zeer flexibele reliëfverf bereid, die is gemaakt van de volgende grondstoffen in gewichtsdelen: 150-200 g gedemineraliseerd water; 60-70 g zuivere acryl-emulsie; 550-650 g zwaar calciumcarbonaat; 70-90 g talkpoeder; waterige basiscelluloseoplossing 30-40 g; waterige lignocelluloseoplossing 10-20 g; filmvormend middel 4-6 g; antisepticum en fungicide 1,5-2,5 g; dispergeermiddel 1,8-2,2 g; bevochtigingsmiddel 1,8-2,2 g; ethyleenglycol 9-11 g; de waterige hydroxyethylmethylcelluloseoplossing wordt gemaakt door 2-4% hydroxyethylmethylcellulose in water op te lossen; de waterige lignocelluloseoplossing wordt gemaakt door 1-3% lignocellulose in water op te lossen.
Voorbereiding
Een bereidingsmethode voor hydroxyethylmethylcellulose (HMFC) maakt gebruik van geraffineerd katoen als grondstof en ethyleenoxide als veretheringsmiddel. De gewichtsverhoudingen van de grondstoffen voor de bereiding van HMFC zijn als volgt: 700-800 delen tolueen-isopropanolmengsel als oplosmiddel, 30-40 delen water, 70-80 delen natriumhydroxide, 80-85 delen geraffineerd katoen, 20-28 delen oxyethaan, 80-90 delen methylchloride en 16-19 delen ijsazijn. De specifieke stappen zijn:
De eerste stap is om in de reactieketel een mengsel van tolueen en isopropanol, water en natriumhydroxide toe te voegen, dit te verwarmen tot 60-80 °C en gedurende 20-40 minuten warm te houden;
De tweede stap, alkalisering: koel de bovengenoemde materialen af tot 30-50 °C, voeg geraffineerd katoen toe, spuit het oplosmiddelmengsel van tolueen en isopropanol erop, vacuümtrekken tot 0,006 MPa, vul met stikstof gedurende 3 wisselingen en voer na elke wisseling alkalisering uit. De alkaliseringscondities zijn: een alkaliseringstijd van 2 uur en een alkaliseringstemperatuur van 30 °C tot 50 °C.
De derde stap, etherificatie: nadat de alkalisering is voltooid, wordt de reactor geëvacueerd tot 0,05-0,07 MPa, waarna ethyleenoxide en methylchloride gedurende 30-50 minuten worden toegevoegd; de eerste fase van de etherificatie: 40-60 °C, 1,0-2,0 uur, de druk wordt geregeld tussen 0,15 en 0,3 MPa; de tweede fase van de etherificatie: 60-90 °C, 2,0-2,5 uur, de druk wordt geregeld tussen 0,4 en 0,8 MPa;
De vierde stap, neutralisatie: voeg de vooraf afgemeten hoeveelheid ijsazijn toe aan de precipitatieketel, pers het geëtherificeerde materiaal erdoorheen voor neutralisatie, verhoog de temperatuur tot 75-80 °C voor precipitatie, de temperatuur stijgt tot 102 °C en de pH-waarde wordt gemeten op 6. Om 8 uur is de desolventisatie voltooid; de desolventisatietank wordt gevuld met leidingwater dat is behandeld met een omgekeerde osmose-installatie bij 90 °C tot 100 °C.
De vijfde stap, centrifugaal wassen: het materiaal uit de vierde stap wordt gecentrifugeerd in een horizontale schroefcentrifuge, waarna het afgescheiden materiaal wordt overgebracht naar een wastank die vooraf is gevuld met heet water om het materiaal te wassen.
De zesde stap, centrifugaal drogen: het gewassen materiaal wordt via een horizontale schroefcentrifuge naar de droger getransporteerd, waar het materiaal bij 150-170 °C wordt gedroogd. Het gedroogde materiaal wordt vervolgens vermalen en verpakt.
Vergeleken met de bestaande productietechnologie voor cellulose-ethers, gebruikt de onderhavige uitvinding ethyleenoxide als veretheringsmiddel voor de bereiding van hydroxyethylmethylcellulose. Deze cellulose heeft een goede schimmelwerende werking dankzij de aanwezigheid van hydroxyethylgroepen. Ze behoudt een goede viscositeit en schimmelwerende eigenschappen tijdens langdurige opslag. Ze kan worden gebruikt als alternatief voor andere cellulose-ethers.
Geplaatst op: 25 april 2024