Предыстория и обзор
Эфир целлюлозы — широко используемый полимерный тонкий химический материал, изготовленный из натуральной полимерной целлюлозы путем химической обработки. После производства нитрата целлюлозы и ацетата целлюлозы в 19 веке химики разработали ряд производных целлюлозы многих эфиров целлюлозы, и постоянно открывались новые области применения, охватывающие многие промышленные секторы. Продукты эфира целлюлозы, такие как натрийкарбоксиметилцеллюлоза (КМЦ), этилцеллюлоза (ЭЦ), гидроксиэтилцеллюлоза (ГЭЦ), гидроксипропилцеллюлоза (ГПЦ), метилгидроксиэтилцеллюлоза (МГЭЦ)иметилгидроксипропилцеллюлоза (МГПЦ)и другие эфиры целлюлозы известны как «промышленный глутамат натрия» и широко используются в бурении нефтяных скважин, строительстве, производстве покрытий, продуктов питания, лекарств и бытовой химии.
Гидроксиэтилметилцеллюлоза (MHPC) — это не имеющий запаха и вкуса, нетоксичный белый порошок, который можно растворить в холодной воде с образованием прозрачного вязкого раствора. Он обладает характеристиками загущения, связывания, диспергирования, эмульгирования, пленкообразования, суспендирования, адсорбции, гелеобразования, поверхностно-активного, удерживающего влагу и защищающего коллоид. Благодаря поверхностно-активной функции водного раствора его можно использовать в качестве коллоидного защитного агента, эмульгатора и диспергатора. Водный раствор гидроксиэтилметилцеллюлозы обладает хорошей гидрофильностью и является эффективным средством удержания воды. Поскольку гидроксиэтилметилцеллюлоза содержит гидроксиэтильные группы, он обладает хорошей способностью противостоять плесени, хорошей стабильностью вязкости и устойчивостью к плесени при длительном хранении.
Гидроксиэтилметилцеллюлоза (ГЭМЦ) получается путем введения заместителей оксида этилена (МС 0,3~0,4) в метилцеллюлозу (МЦ), и ее солестойкость лучше, чем у немодифицированных полимеров. Температура гелеобразования метилцеллюлозы также выше, чем у МЦ.
Структура
Особенность
Основными характеристиками гидроксиэтилметилцеллюлозы (ГЭМЦ) являются:
1. Растворимость: Растворим в воде и некоторых органических растворителях. ГЭМК можно растворить в холодной воде. Его максимальная концентрация определяется только вязкостью. Растворимость зависит от вязкости. Чем ниже вязкость, тем выше растворимость.
2. Устойчивость к солям: продукты HEMC представляют собой неионные эфиры целлюлозы и не являются полиэлектролитами, поэтому они относительно стабильны в водных растворах, где присутствуют соли металлов или органические электролиты, но чрезмерное добавление электролитов может вызвать гелеобразование и осаждение.
3. Поверхностная активность: Благодаря поверхностно-активной функции водного раствора его можно использовать в качестве коллоидного защитного агента, эмульгатора и диспергатора.
4. Термический гель: Когда водный раствор продуктов HEMC нагревается до определенной температуры, он становится непрозрачным, гелеобразуется и выпадает в осадок, но при постоянном охлаждении он возвращается в исходное состояние раствора, а температура, при которой происходит это гелеобразование и выпадение осадка, в основном зависит от смазочных веществ, суспендирующих добавок, защитных коллоидов, эмульгаторов и т. д.
5. Метаболическая инертность и слабый запах и аромат: ГЭМК широко используется в пищевых продуктах и медицине, поскольку он не метаболизируется и имеет слабый запах и аромат.
6. Устойчивость к плесени: ГЭМК обладает относительно хорошей устойчивостью к плесени и хорошей стабильностью вязкости при длительном хранении.
7. Стабильность pH: вязкость водного раствора продуктов HEMC практически не подвержена влиянию кислоты или щелочи, а значение pH относительно стабильно в диапазоне от 3,0 до 11,0.
Приложение
Гидроксиэтилметилцеллюлоза может использоваться в качестве коллоидного защитного агента, эмульгатора и диспергатора благодаря своей поверхностно-активной функции в водном растворе. Примеры ее применения следующие:
1. Влияние гидроксиэтилметилцеллюлозы на эксплуатационные характеристики цемента. Гидроксиэтилметилцеллюлоза представляет собой не имеющий запаха и вкуса, нетоксичный белый порошок, который можно растворить в холодной воде с образованием прозрачного вязкого раствора. Он обладает характеристиками загущения, связывания, диспергирования, эмульгирования, пленкообразования, суспендирования, адсорбции, гелеобразования, поверхностно-активного, удерживающего влагу и защищающего коллоид. Поскольку водный раствор имеет поверхностно-активную функцию, его можно использовать в качестве коллоидного защитного агента, эмульгатора и диспергатора. Водный раствор гидроксиэтилметилцеллюлозы обладает хорошей гидрофильностью и является эффективным водоудерживающим агентом.
2. Готовится высокоэластичная рельефная краска, которая изготавливается из следующих сырьевых материалов в весовых частях: 150-200 г деионизированной воды; 60-70 г чистой акриловой эмульсии; 550-650 г тяжелого кальция; 70-90 г талька; Водный раствор базовой целлюлозы 30-40 г; Водный раствор лигноцеллюлозы 10-20 г; Пленкообразующая добавка 4-6 г; Антисептик и фунгицид 1,5-2,5 г; Диспергатор 1,8-2,2 г; Смачиватель 1,8-2,2 г; 3,5-4,5 г; Этиленгликоль 9-11 г; Водный раствор гидроксиэтилметилцеллюлозы получают путем растворения 2-4% гидроксиэтилметилцеллюлозы в воде; Водный раствор лигноцеллюлозы получают путем растворения 1-3% лигноцеллюлозы в воде.
Подготовка
Метод приготовления гидроксиэтилметилцеллюлозы, метод заключается в том, что очищенный хлопок используется в качестве сырья, а оксид этилена используется в качестве этерифицирующего агента для приготовления гидроксиэтилметилцеллюлозы. Весовые части сырья для приготовления гидроксиэтилметилцеллюлозы следующие: 700-800 частей смеси толуола и изопропанола в качестве растворителя, 30-40 частей воды, 70-80 частей гидроксида натрия, 80-85 частей очищенного хлопка, 20-28 частей оксиэтана, 80-90 частей метилхлорида, 16-19 частей ледяной уксусной кислоты; конкретные шаги следующие:
На первом этапе в реакционный котел добавляют смесь толуола и изопропанола, воду и гидроксид натрия, нагревают до 60–80 °С, поддерживают в тепле в течение 20–40 минут;
Второй этап, подщелачивание: охладите вышеуказанные материалы до 30-50°C, добавьте очищенный хлопок, распылите растворитель - смесь толуола и изопропанола, вакуумируйте до 0,006 МПа, заполните азотом для 3 замен и после замены проведите подщелачивание, условия подщелачивания следующие: время подщелачивания - 2 часа, а температура подщелачивания - от 30°C до 50°C;
Третий этап, этерификация: после завершения подщелачивания реактор вакуумируют до 0,05–0,07 МПа и добавляют окись этилена и метилхлорид в течение 30–50 минут; первый этап этерификации: 40–60 °C, 1,0–2,0 часа, давление регулируют в диапазоне от 0,15 до 0,3 МПа; второй этап этерификации: 60–90 °C, 2,0–2,5 часа, давление регулируют в диапазоне от 0,4 до 0,8 МПа;
Четвертый шаг, нейтрализация: заранее отмеренную ледяную уксусную кислоту добавить в осадительный котел, вдавить в этерифицированный материал для нейтрализации, поднять температуру до 75-80 °C для осаждения, температура повышается до 102 °C, а значение pH определяется равным 6. В 8 часов десольвентация завершается; десольвентационный бак заполняется водопроводной водой, обработанной с помощью обратноосмотического устройства при температуре от 90 °C до 100 °C;
Пятый этап — центробежная промывка: на четвертом этапе материал центрифугируется через горизонтальную шнековую центрифугу, а отделенный материал переносится в промывочный бак, заранее заполненный горячей водой для промывки материала;
Шестой этап — центробежная сушка: промытый материал подается в сушилку через горизонтальную шнековую центрифугу, где материал высушивается при температуре 150–170 °C, а высушенный материал измельчается и упаковывается.
По сравнению с существующей технологией производства эфиров целлюлозы, настоящее изобретение использует оксид этилена в качестве этерифицирующего агента для получения гидроксиэтилметилцеллюлозы, которая имеет хорошую устойчивость к плесени из-за содержания гидроксиэтильных групп. Она имеет хорошую стабильность вязкости и устойчивость к плесени при длительном хранении. Ее можно использовать вместо других эфиров целлюлозы.
Время публикации: 25-04-2024