Ozadje in pregled
Celulozni eter je široko uporabljen polimerni fini kemični material, izdelan iz naravne polimerne celuloze s kemično obdelavo. Po proizvodnji celuloznega nitrata in celuloznega acetata v 19. stoletju so kemiki razvili vrsto celuloznih derivatov številnih celuloznih etrov, nenehno pa so odkrivali nova področja uporabe, ki vključujejo številne industrijske sektorje. Produkti celuloznega etra, kot je natrijev...karboksimetil celuloza (CMC), etil celuloza (EC), hidroksietil celuloza (HEC), hidroksipropil celuloza (HPC), metil hidroksietil celuloza (MHEC)inmetilhidroksipropil celuloza (MHPC)in drugi celulozni etri so znani kot "industrijski mononatrijev glutamat" in se pogosto uporabljajo pri vrtanju nafte, gradbeništvu, premazih, hrani, medicini in vsakodnevnih kemikalijah.
Hidroksietil metilceluloza (MHPC) je bel prah brez vonja in okusa, nestrupen, ki se lahko raztopi v hladni vodi in tvori prozorno viskozno raztopino. Ima lastnosti zgoščevanja, vezanja, dispergiranja, emulgiranja, tvorbe filma, suspendiranja, adsorbiranja, želiranja, površinsko aktivne snovi, ohranjanja vlage in zaščitnega koloida. Zaradi površinsko aktivne funkcije vodne raztopine se lahko uporablja kot koloidno zaščitno sredstvo, emulgator in dispergator. Vodna raztopina hidroksietil metilceluloze ima dobro hidrofilnost in je učinkovito sredstvo za zadrževanje vode. Ker hidroksietil metilceluloza vsebuje hidroksietilne skupine, ima dobro sposobnost preprečevanja plesni, dobro viskoznostno stabilnost in odpornost proti plesni med dolgotrajnim skladiščenjem.
Hidroksietil metilceluloza (HEMC) se pripravi z vnosom substituentov etilen oksida (MS 0,3~0,4) v metilcelulozo (MC), njena odpornost na soli pa je boljša kot pri nemodificiranih polimerih. Temperatura želiranja metilceluloze je prav tako višja kot pri MC.
Struktura
Funkcija
Glavne značilnosti hidroksietil metilceluloze (HEMC) so:
1. Topnost: Topen v vodi in nekaterih organskih topilih. HEMC se lahko raztopi v hladni vodi. Njegovo najvišjo koncentracijo določa le viskoznost. Topnost se spreminja z viskoznostjo. Nižja kot je viskoznost, večja je topnost.
2. Odpornost na sol: Izdelki HEMC so neionski celulozni etri in niso polielektroliti, zato so relativno stabilni v vodnih raztopinah, kadar so prisotne kovinske soli ali organski elektroliti, vendar lahko prekomerno dodajanje elektrolitov povzroči želiranje in obarjanje.
3. Površinska aktivnost: Zaradi površinsko aktivne funkcije vodne raztopine se lahko uporablja kot koloidno zaščitno sredstvo, emulgator in dispergator.
4. Termični gel: Ko se vodna raztopina izdelkov HEMC segreje na določeno temperaturo, postane neprozorna, gelira in se obori, ko pa se nenehno ohlaja, se vrne v prvotno stanje raztopine, temperatura, pri kateri pride do tega gela in oborine, pa je odvisna predvsem od maziv, suspendirnih sredstev, zaščitnih koloidov, emulgatorjev itd.
5. Presnovna inertnost ter nizek vonj in dišava: HEMC se pogosto uporablja v hrani in medicini, ker se ne presnavlja in ima nizek vonj in dišava.
6. Odpornost proti plesni: HEMC ima relativno dobro odpornost proti plesni in dobro stabilnost viskoznosti med dolgotrajnim skladiščenjem.
7. Stabilnost pH: Viskoznost vodne raztopine izdelkov HEMC je komaj pod vplivom kislin ali alkalij, vrednost pH pa je relativno stabilna v območju od 3,0 do 11,0.
Uporaba
Hidroksietil metilceluloza se lahko zaradi svoje površinsko aktivne funkcije v vodni raztopini uporablja kot koloidno zaščitno sredstvo, emulgator in dispergator. Primeri njene uporabe so naslednji:
1. Vpliv hidroksietil metilceluloze na delovanje cementa. Hidroksietil metilceluloza je bel prah brez vonja in okusa, nestrupen, ki se lahko raztopi v hladni vodi in tvori prozorno viskozno raztopino. Ima lastnosti zgoščevanja, vezanja, dispergiranja, emulgiranja, tvorbe filma, suspendiranja, adsorbiranja, želiranja, površinsko aktivne snovi, ohranjanja vlage in zaščitnega koloida. Ker ima vodna raztopina površinsko aktivno funkcijo, se lahko uporablja kot koloidno zaščitno sredstvo, emulgator in dispergator. Vodna raztopina hidroksietil metilceluloze ima dobro hidrofilnost in je učinkovito sredstvo za zadrževanje vode.
2. Pripravi se zelo fleksibilna reliefna barva, ki je narejena iz naslednjih surovin v masnih delih: 150–200 g deionizirane vode; 60–70 g čiste akrilne emulzije; 550–650 g težkega kalcija; 70–90 g talka v prahu; vodna raztopina osnovne celuloze 30–40 g; vodna raztopina lignoceluloze 10–20 g; pomožno sredstvo za tvorbo filma 4–6 g; antiseptik in fungicid 1,5–2,5 g; dispergator 1,8–2,2 g; omočilno sredstvo 1,8–2,2 g; 3,5–4,5 g; etilen glikol 9–11 g; Vodna raztopina hidroksietil metilceluloze se pripravi z raztapljanjem 2–4 % hidroksietil metilceluloze v vodi; Vodna raztopina lignoceluloze je narejena iz 1–3 % lignoceluloze z raztapljanjem v vodi.
Priprava
Metoda priprave hidroksietil metilceluloze, pri kateri se kot surovina uporabi rafiniran bombaž, etilen oksid pa kot eterifikacijsko sredstvo za pripravo hidroksietil metilceluloze. Masni deleži surovin za pripravo hidroksietil metilceluloze so naslednji: 700–800 delov mešanice toluena in izopropanola kot topila, 30–40 delov vode, 70–80 delov natrijevega hidroksida, 80–85 delov rafiniranega bombaža, 20–28 delov oksietana, 80–90 delov metil klorida, 16–19 delov ledocetne kisline; specifični koraki so:
V prvem koraku v reakcijski kotliček dodamo mešanico toluena in izopropanola, vodo in natrijev hidroksid, segrejemo na 60–80 °C in ohranjamo toploto 20–40 minut;
Drugi korak, alkalizacija: zgornje materiale ohladite na 30-50 °C, dodajte rafiniran bombaž, popršite s topilom mešanico toluena in izopropanola, vakuumirajte do 0,006 MPa, napolnite dušik za 3 zamenjave in po zamenjavi izvedite alkalizacijo, pogoji alkalizacije so: čas alkalizacije je 2 uri, temperatura alkalizacije pa je od 30 °C do 50 °C;
Tretji korak, eterifikacija: po končani alkalizaciji se reaktor evakuira na 0,05–0,07 MPa in se 30–50 minut dodajata etilen oksid in metil klorid; prva faza eterifikacije: 40–60 °C, 1,0–2,0 ure, tlak se uravnava med 0,15 in 0,3 MPa; druga faza eterifikacije: 60–90 °C, 2,0–2,5 ure, tlak se uravnava med 0,4 in 0,8 MPa;
Četrti korak, nevtralizacija: vnaprej dodamo odmerjeno ledeno ocetno kislino v kotliček za obarjanje, jo potisnemo v eterificiran material za nevtralizacijo, dvignemo temperaturo na 75-80 °C za obarjanje, temperatura se dvigne na 102 °C in pH vrednost je 6. Ob 8. uri je odstranjevanje topila končano; rezervoar za odstranjevanje topila se napolni z vodo iz pipe, obdelano z napravo za reverzno osmozo pri 90 °C do 100 °C;
Peti korak, centrifugalno pranje: material v četrtem koraku se centrifugira skozi horizontalno vijačno centrifugo, ločeni material pa se prenese v pralni rezervoar, ki je predhodno napolnjen z vročo vodo za pranje materiala;
Šesti korak, centrifugalno sušenje: opran material se s pomočjo horizontalne vijačne centrifuge prenese v sušilnik, kjer se posuši pri 150–170 °C, posušen material pa se zdrobi in zapakira.
V primerjavi z obstoječo tehnologijo proizvodnje celuloznih etrov predmetni izum uporablja etilen oksid kot sredstvo za eterifikacijo za pripravo hidroksietil metilceluloze, ki ima dobro odpornost proti plesni zaradi vsebnosti hidroksietilnih skupin. Ima dobro viskoznostno stabilnost in odpornost proti plesni med dolgotrajnim skladiščenjem. Uporablja se lahko namesto drugih celuloznih etrov.
Čas objave: 25. april 2024