Contexto e Visão Geral
O éter de celulose é um polímero amplamente utilizado na indústria química fina, produzido a partir da celulose, um polímero natural, por meio de tratamento químico. Após a fabricação do nitrato de celulose e do acetato de celulose no século XIX, os químicos desenvolveram uma série de derivados de celulose, incluindo diversos éteres de celulose, e novos campos de aplicação foram continuamente descobertos, abrangendo muitos setores industriais. Produtos derivados do éter de celulose incluem o éter de sódio.carboximetilcelulose (CMC), etilcelulose (EC), hidroxietilcelulose (HEC), hidroxipropilcelulose (HPC), metil hidroxietilcelulose (MHEC)emetil hidroxipropilcelulose (MHPC)Outros éteres de celulose, conhecidos como "glutamato monossódico industrial", têm sido amplamente utilizados na perfuração de petróleo, construção civil, revestimentos, alimentos, medicamentos e produtos químicos de uso diário.
A hidroxietilmetilcelulose (MHPC) é um pó branco, inodoro, insípido e atóxico, que se dissolve em água fria formando uma solução viscosa transparente. Possui propriedades espessantes, aglutinantes, dispersantes, emulsificantes, formadoras de filme, suspensoras, adsorventes, gelificantes, tensoativas, além de reter umidade e proteger coloides. Devido à sua função tensoativa em solução aquosa, pode ser utilizada como agente protetor coloidal, emulsificante e dispersante. A solução aquosa de hidroxietilmetilcelulose apresenta boa hidrofilicidade e é um eficiente agente de retenção de água. Por conter grupos hidroxietil, a hidroxietilmetilcelulose possui boa resistência ao mofo, boa estabilidade de viscosidade e resistência ao mofo durante o armazenamento prolongado.
A hidroxietilmetilcelulose (HEMC) é preparada pela introdução de substituintes de óxido de etileno (MS 0,3~0,4) na metilcelulose (MC), e sua resistência a sais é melhor do que a dos polímeros não modificados. A temperatura de gelificação da metilcelulose também é maior do que a da MC.
Estrutura
Recurso
As principais características da hidroxietilmetilcelulose (HEMC) são:
1. Solubilidade: Solúvel em água e alguns solventes orgânicos. O HEMC pode ser dissolvido em água fria. Sua concentração máxima é determinada apenas pela viscosidade. A solubilidade varia com a viscosidade. Quanto menor a viscosidade, maior a solubilidade.
2. Resistência ao sal: Os produtos HEMC são éteres de celulose não iônicos e não são polieletrólitos, portanto são relativamente estáveis em soluções aquosas quando presentes sais metálicos ou eletrólitos orgânicos, mas a adição excessiva de eletrólitos pode causar gelificação e precipitação.
3. Atividade superficial: Devido à função tensoativa da solução aquosa, ela pode ser usada como agente protetor coloidal, emulsificante e dispersante.
4. Gelificação térmica: Quando a solução aquosa dos produtos HEMC é aquecida a uma determinada temperatura, torna-se opaca, gelifica e precipita, mas quando é continuamente resfriada, retorna ao estado de solução original, e a temperatura na qual essa gelificação e precipitação ocorrem depende principalmente dos lubrificantes, auxiliares de suspensão, coloides protetores, emulsificantes etc.
5. Inércia metabólica e baixo odor e fragrância: O HEMC é amplamente utilizado em alimentos e medicamentos porque não é metabolizado e possui baixo odor e fragrância.
6. Resistência ao mofo: O HEMC apresenta resistência relativamente boa ao mofo e boa estabilidade de viscosidade durante o armazenamento prolongado.
7. Estabilidade do pH: A viscosidade da solução aquosa dos produtos HEMC é pouco afetada por ácidos ou bases, e o valor do pH é relativamente estável na faixa de 3,0 a 11,0.
Aplicativo
A hidroxietilmetilcelulose pode ser usada como agente protetor coloidal, emulsificante e dispersante devido à sua função tensoativa em solução aquosa. Exemplos de sua aplicação são os seguintes:
1. Efeito da hidroxietilmetilcelulose no desempenho do cimento. A hidroxietilmetilcelulose é um pó branco, inodoro, insípido e atóxico, que se dissolve em água fria formando uma solução viscosa transparente. Possui características de espessamento, ligação, dispersão, emulsificação, formação de filme, suspensão, adsorção, gelificação, ação tensoativa, retenção de umidade e proteção coloidal. Como a solução aquosa apresenta função tensoativa, pode ser utilizada como agente protetor coloidal, emulsificante e dispersante. A solução aquosa de hidroxietilmetilcelulose possui boa hidrofilicidade e é um eficiente agente de retenção de água.
2. Uma tinta de relevo altamente flexível é preparada, sendo composta pelos seguintes materiais, em partes por peso: 150-200 g de água deionizada; 60-70 g de emulsão acrílica pura; 550-650 g de cálcio pesado; 70-90 g de talco; 30-40 g de solução aquosa de celulose base; 10-20 g de solução aquosa de lignocelulose; 4-6 g de agente formador de filme; 1,5-2,5 g de antisséptico e fungicida; 1,8-2,2 g de dispersante; 1,8-2,2 g de agente umectante; 3,5-4,5 g de etilenoglicol; 9-11 g de solução aquosa de hidroxietilmetilcelulose; a solução aquosa de lignocelulose é preparada dissolvendo-se 2-4% de hidroxietilmetilcelulose em água; a solução aquosa de lignocelulose é preparada dissolvendo-se 1-3% de lignocelulose em água.
Preparação
Um método de preparação de hidroxietilmetilcelulose consiste em utilizar algodão refinado como matéria-prima e óxido de etileno como agente de eterificação. As proporções em peso das matérias-primas para a preparação da hidroxietilmetilcelulose são as seguintes: 700-800 partes de mistura de tolueno e isopropanol como solvente, 30-40 partes de água, 70-80 partes de hidróxido de sódio, 80-85 partes de algodão refinado, 20-28 partes de óxido de etileno, 80-90 partes de cloreto de metila e 16-19 partes de ácido acético glacial. As etapas específicas são:
Na primeira etapa, no reator, adicione a mistura de tolueno e isopropanol, água e hidróxido de sódio, aqueça a 60-80 °C e mantenha aquecido por 20-40 minutos;
A segunda etapa, alcalinização: resfrie os materiais acima a 30-50°C, adicione algodão refinado, pulverize a mistura de solventes tolueno e isopropanol, aplique vácuo a 0,006 MPa, preencha com nitrogênio por 3 trocas e realize a alcalinização após a troca. As condições de alcalinização são: o tempo de alcalinização é de 2 horas e a temperatura de alcalinização é de 30°C a 50°C;
A terceira etapa, eterificação: após a alcalinização, o reator é evacuado até 0,05-0,07 MPa e adicionam-se óxido de etileno e cloreto de metila durante 30-50 minutos; primeira etapa da eterificação: 40-60 °C, 1,0-2,0 horas, com a pressão controlada entre 0,15 e 0,3 MPa; segunda etapa da eterificação: 60-90 °C, 2,0-2,5 horas, com a pressão controlada entre 0,4 e 0,8 MPa;
A quarta etapa, neutralização: adicione o ácido acético glacial medido previamente ao recipiente de precipitação, pressione o material eterificado para neutralização, eleve a temperatura para 75-80°C para precipitação, a temperatura sobe para 102°C e o valor do pH é detectado como 6. Às 8 horas, a dessolventização está concluída; o tanque de dessolventização é preenchido com água da torneira tratada por um dispositivo de osmose reversa a 90°C a 100°C;
A quinta etapa, lavagem centrífuga: o material da quarta etapa é centrifugado através de uma centrífuga de parafuso horizontal, e o material separado é transferido para um tanque de lavagem previamente preenchido com água quente para a lavagem do material;
A sexta etapa, secagem centrífuga: o material lavado é transportado para o secador através de uma centrífuga de parafuso horizontal, e o material é seco a 150-170°C, sendo posteriormente triturado e embalado.
Em comparação com a tecnologia existente de produção de éter de celulose, a presente invenção utiliza óxido de etileno como agente de eterificação para preparar hidroxietilmetilcelulose, que apresenta boa resistência ao mofo devido à presença de grupos hidroxietil. Possui boa estabilidade de viscosidade e resistência ao mofo durante o armazenamento prolongado. Pode ser utilizada em substituição a outros éteres de celulose.
Data da publicação: 25 de abril de 2024