Pozadie a prehľad
Éter celulózy je široko používaný polymérny jemný chemický materiál vyrobený z prírodnej polymérnej celulózy chemickým spracovaním. Po výrobe nitrátu celulózy a acetátu celulózy v 19. storočí chemici vyvinuli sériu derivátov celulózy z mnohých éterov celulózy a neustále sa objavovali nové oblasti použitia, ktoré zahŕňali mnoho priemyselných odvetví. Produkty z éterov celulózy, ako napríklad sodíkkarboxymetylcelulóza (CMC), etylcelulóza (EC), hydroxyetylcelulóza (HEC), hydroxypropylcelulóza (HPC), metylhydroxyetylcelulóza (MHEC)ametylhydroxypropylcelulóza (MHPC)a ďalšie étery celulózy sú známe ako „priemyselný glutaman sodný“ a široko sa používajú pri ťažbe ropy, stavebníctve, náteroch, potravinách, liekoch a bežných chemikáliách.
Hydroxyetylmetylcelulóza (MHPC) je biely prášok bez zápachu a chuti, netoxický, ktorý sa rozpúšťa v studenej vode za vzniku priehľadného viskózneho roztoku. Má vlastnosti zahusťovania, viazania, dispergácie, emulgácie, tvorby filmu, suspenzie, adsorpcie, želírovania, povrchovo aktívnej látky, udržiavania vlhkosti a ochranného koloidu. Vďaka povrchovo aktívnej funkcii vodného roztoku sa môže použiť ako koloidné ochranné činidlo, emulgátor a dispergačné činidlo. Vodný roztok hydroxyetylmetylcelulózy má dobrú hydrofilnosť a je účinným činidlom na zadržiavanie vody. Pretože hydroxyetylmetylcelulóza obsahuje hydroxyetylové skupiny, má dobrú schopnosť proti plesniam, dobrú viskozitnú stabilitu a odolnosť voči plesniam počas dlhodobého skladovania.
Hydroxyetylmetylcelulóza (HEMC) sa pripravuje zavedením etylénoxidových substituentov (MS 0,3 až 0,4) do metylcelulózy (MC) a jej odolnosť voči soliam je lepšia ako u nemodifikovaných polymérov. Teplota gélácie metylcelulózy je tiež vyššia ako u MC.
Štruktúra
Funkcia
Hlavné vlastnosti hydroxyetylmetylcelulózy (HEMC) sú:
1. Rozpustnosť: Rozpustný vo vode a niektorých organických rozpúšťadlách. HEMC sa môže rozpustiť v studenej vode. Jeho najvyššia koncentrácia je určená iba viskozitou. Rozpustnosť sa mení s viskozitou. Čím nižšia je viskozita, tým väčšia je rozpustnosť.
2. Odolnosť voči soliam: Produkty HEMC sú neiónové étery celulózy a nie sú polyelektrolyty, takže sú relatívne stabilné vo vodných roztokoch, kde sú prítomné kovové soli alebo organické elektrolyty, ale nadmerné pridávanie elektrolytov môže spôsobiť gélovanie a zrážanie.
3. Povrchová aktivita: Vďaka povrchovo aktívnej funkcii vodného roztoku sa môže použiť ako koloidné ochranné činidlo, emulgátor a dispergačné činidlo.
4. Termálny gél: Keď sa vodný roztok produktov HEMC zahreje na určitú teplotu, stane sa nepriehľadným, géluje a vyzráža sa, ale keď sa neustále ochladzuje, vráti sa do pôvodného stavu roztoku a teplota, pri ktorej k tomuto gélu a vyzrážaniu dochádza, závisí hlavne od lubrikantov, suspenzných pomocných látok, ochranných koloidov, emulgátorov atď.
5. Metabolická inertnosť a nízky zápach a vôňa: HEMC sa široko používa v potravinách a medicíne, pretože sa nemetabolizuje a má nízky zápach a vôňu.
6. Odolnosť voči plesniam: HEMC má relatívne dobrú odolnosť voči plesniam a dobrú viskozitnú stabilitu počas dlhodobého skladovania.
7. Stabilita pH: Viskozita vodného roztoku produktov HEMC je sotva ovplyvnená kyselinami alebo zásadami a hodnota pH je relatívne stabilná v rozmedzí 3,0 až 11,0.
Aplikácia
Hydroxyetylmetylcelulóza sa môže použiť ako koloidné ochranné činidlo, emulgátor a dispergačné činidlo vďaka svojej povrchovo aktívnej funkcii vo vodnom roztoku. Príklady jej použitia sú nasledovné:
1. Vplyv hydroxyetylmetylcelulózy na vlastnosti cementu. Hydroxyetylmetylcelulóza je biely prášok bez zápachu a chuti, netoxický, ktorý sa rozpúšťa v studenej vode za vzniku priehľadného viskózneho roztoku. Má vlastnosti zahusťovania, viazania, dispergácie, emulgácie, tvorby filmu, suspendovania, adsorpcie, želatínovania, povrchovo aktívnej látky, udržiavania vlhkosti a ochranného koloidu. Keďže vodný roztok má povrchovo aktívnu funkciu, môže sa použiť ako koloidné ochranné činidlo, emulgátor a dispergačné činidlo. Vodný roztok hydroxyetylmetylcelulózy má dobrú hydrofilnosť a je účinným činidlom na zadržiavanie vody.
2. Pripraví sa vysoko flexibilná reliéfna farba, ktorá sa vyrába z nasledujúcich surovín v hmotnostných dieloch: 150 – 200 g deionizovanej vody; 60 – 70 g čistej akrylovej emulzie; 550 – 650 g ťažkého vápnika; 70 – 90 g mastencového prášku; vodný roztok základnej celulózy 30 – 40 g; vodný roztok lignocelulózy 10 – 20 g; pomocná látka tvoriaca film 4 – 6 g; antiseptikum a fungicíd 1,5 – 2,5 g; dispergačné činidlo 1,8 – 2,2 g; zmáčadlo 1,8 – 2,2 g; 3,5 – 4,5 g; etylénglykol 9 – 11 g; Vodný roztok hydroxyetylmetylcelulózy sa pripraví rozpustením 2 – 4 % hydroxyetylmetylcelulózy vo vode; Vodný roztok lignocelulózy sa vyrába rozpustením 1 – 3 % lignocelulózy vo vode.
Príprava
Metóda prípravy hydroxyetylmetylcelulózy, pri ktorej sa ako surovina používa rafinovaná bavlna a etylénoxid ako éterifikačné činidlo na prípravu hydroxyetylmetylcelulózy. Hmotnostné diely surovín na prípravu hydroxyetylmetylcelulózy sú nasledovné: 700 – 800 dielov zmesi toluénu a izopropanolu ako rozpúšťadla, 30 – 40 dielov vody, 70 – 80 dielov hydroxidu sodného, 80 – 85 dielov rafinovanej bavlny, 20 – 28 dielov oxyetánu, 80 – 90 dielov metylchloridu, 16 – 19 dielov ľadovej kyseliny octovej; konkrétne kroky sú:
V prvom kroku sa do reakčnej nádoby pridá zmes toluénu a izopropanolu, voda a hydroxid sodný, zahreje sa na 60 – 80 °C a udržiava sa v teple 20 – 40 minút;
Druhý krok, alkalizácia: vyššie uvedené materiály sa ochladia na 30 – 50 °C, pridá sa rafinovaná bavlna, nastrieka sa zmes toluénu a izopropanolu, vákuuje sa na 0,006 MPa, trikrát sa naplní dusíkom a po výmene sa vykoná alkalizácia. Podmienky alkalizácie sú: čas alkalizácie je 2 hodiny a teplota alkalizácie je 30 °C až 50 °C.
Tretí krok, éterifikácia: po ukončení alkalizácie sa reaktor evakuuje na 0,05 – 0,07 MPa a počas 30 – 50 minút sa pridáva etylénoxid a metylchlorid; prvá fáza éterifikácie: 40 – 60 °C, 1,0 – 2,0 hodiny, tlak sa reguluje medzi 0,15 a 0,3 MPa; druhá fáza éterifikácie: 60 – 90 °C, 2,0 – 2,5 hodiny, tlak sa reguluje medzi 0,4 a 0,8 MPa;
Štvrtý krok, neutralizácia: vopred pridajte odmeranú ľadovú kyselinu octovú do zrážacej nádoby, vtlačte do éterifikovaného materiálu na neutralizáciu, zvýšte teplotu na 75 – 80 °C na zrážanie, teplota stúpne na 102 °C a hodnota pH sa zistí na 6. O 8:00 je odstránenie rozpúšťadla ukončené; oddeľovacia nádrž sa naplní vodou z vodovodu upravenou zariadením na reverznú osmózu pri teplote 90 °C až 100 °C;
Piaty krok, odstredivé premývanie: materiál vo štvrtom kroku sa odstredí pomocou horizontálnej závitovkovej odstredivky a oddelený materiál sa prenesie do premývacej nádrže naplnenej horúcou vodou vopred na premytie materiálu;
Šiesty krok, odstredivé sušenie: premytý materiál sa do sušičky dopravuje horizontálnou závitovkovou odstredivkou a materiál sa suší pri teplote 150 – 170 °C a sušený materiál sa rozdrví a zabalí.
V porovnaní s existujúcou technológiou výroby éterov celulózy, predložený vynález používa etylénoxid ako éterifikačné činidlo na prípravu hydroxyetylmetylcelulózy, ktorá má dobrú odolnosť voči plesniam vďaka obsahu hydroxyetylových skupín. Má dobrú viskozitnú stabilitu a odolnosť voči plesniam počas dlhodobého skladovania. Môže sa použiť namiesto iných éterov celulózy.
Čas uverejnenia: 25. apríla 2024