เมทิลไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสเตรียมอย่างไร?

พื้นหลังและภาพรวม

เซลลูโลสอีเธอร์เป็นวัสดุเคมีพอลิเมอร์ละเอียดที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ซึ่งทำจากเซลลูโลสพอลิเมอร์ธรรมชาติผ่านกระบวนการทางเคมี หลังจากการผลิตเซลลูโลสไนเตรตและเซลลูโลสอะซิเตทในศตวรรษที่ 19 นักเคมีได้พัฒนาอนุพันธ์เซลลูโลสจากเซลลูโลสอีเธอร์หลายชนิด และได้มีการค้นพบสาขาการใช้งานใหม่ๆ อย่างต่อเนื่อง ซึ่งเกี่ยวข้องกับภาคอุตสาหกรรมหลายภาคส่วน ผลิตภัณฑ์เซลลูโลสอีเธอร์ เช่น โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส (CMC), เอทิลเซลลูโลส (EC), ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส (HEC), ไฮดรอกซีโพรพิลเซลลูโลส (HPC), เมทิลไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส (MHEC)และเมทิลไฮดรอกซีโพรพิลเซลลูโลส (MHPC)และเซลลูโลสอีเธอร์ชนิดอื่นๆ เป็นที่รู้จักกันในชื่อ “โมโนโซเดียมกลูตาเมตสำหรับอุตสาหกรรม” และถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในการขุดเจาะน้ำมัน การก่อสร้าง เคลือบผิว อาหาร ยา และสารเคมีในชีวิตประจำวัน

ไฮดรอกซีเอทิลเมทิลเซลลูโลส (MHPC) เป็นผงสีขาวไม่มีกลิ่น ไม่มีรส และไม่มีพิษ ซึ่งสามารถละลายในน้ำเย็นเพื่อสร้างสารละลายหนืดใส มีคุณสมบัติในการทำให้ข้น จับตัว กระจายตัว อิมัลชัน สร้างฟิล์ม แขวนลอย ดูดซับ เจล ออกฤทธิ์บนพื้นผิว รักษาความชื้น และปกป้องคอลลอยด์ เนื่องจากฟังก์ชันออกฤทธิ์บนพื้นผิวของสารละลายในน้ำ จึงสามารถใช้เป็นสารป้องกันคอลลอยด์ อิมัลซิไฟเออร์ และสารกระจายตัวได้ สารละลายในน้ำของไฮดรอกซีเอทิลเมทิลเซลลูโลสมีคุณสมบัติชอบน้ำได้ดีและเป็นตัวกักเก็บน้ำที่มีประสิทธิภาพ เนื่องจากไฮดรอกซีเอทิลเมทิลเซลลูโลสมีกลุ่มไฮดรอกซีเอทิล จึงมีคุณสมบัติป้องกันเชื้อราได้ดี มีเสถียรภาพความหนืดดี และต้านทานเชื้อราในระหว่างการจัดเก็บระยะยาว

ไฮดรอกซีเอทิลเมทิลเซลลูโลส (HEMC) เตรียมโดยการนำสารทดแทนเอทิลีนออกไซด์ (MS 0.3~0.4) เข้าไปในเมทิลเซลลูโลส (MC) และความต้านทานเกลือจะดีกว่าพอลิเมอร์ที่ไม่ได้ดัดแปลง อุณหภูมิการเจลของเมทิลเซลลูโลสยังสูงกว่าของ MC อีกด้วย

โครงสร้าง

คุณสมบัติ

ลักษณะเด่นของไฮดรอกซีเอทิลเมทิลเซลลูโลส (HEMC) มีดังนี้:

1. ความสามารถในการละลาย: ละลายได้ในน้ำและตัวทำละลายอินทรีย์บางชนิด HEMC สามารถละลายได้ในน้ำเย็น ความเข้มข้นสูงสุดนั้นกำหนดได้จากความหนืดเท่านั้น ความสามารถในการละลายจะแตกต่างกันไปตามความหนืด ยิ่งความหนืดต่ำ ความสามารถในการละลายก็จะยิ่งมากขึ้น

2. ทนทานต่อเกลือ: ผลิตภัณฑ์ HEMC เป็นอีเธอร์เซลลูโลสที่ไม่ใช่อิออนและไม่ใช่โพลีอิเล็กโทรไลต์ ดังนั้นจึงค่อนข้างเสถียรในสารละลายในน้ำเมื่อมีเกลือของโลหะหรืออิเล็กโทรไลต์อินทรีย์อยู่ แต่การเติมอิเล็กโทรไลต์มากเกินไปอาจทำให้เกิดเจลและการตกตะกอนได้

3. กิจกรรมพื้นผิว: เนื่องจากฟังก์ชันพื้นผิวของสารละลายในน้ำ จึงสามารถใช้เป็นสารป้องกันแบบคอลลอยด์ อิมัลซิไฟเออร์ และสารกระจายตัวได้

4. เจลเทอร์มอล: เมื่อสารละลายในน้ำของผลิตภัณฑ์ HEMC ถูกให้ความร้อนถึงอุณหภูมิหนึ่ง มันจะกลายเป็นทึบแสง เป็นเจล และตกตะกอน แต่เมื่อมันเย็นลงอย่างต่อเนื่อง มันก็จะกลับสู่สถานะของสารละลายเดิม และอุณหภูมิที่เจลนี้และการตกตะกอนเกิดขึ้นนั้น ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับสารหล่อลื่น สารช่วยแขวนลอย คอลลอยด์ป้องกัน อิมัลซิไฟเออร์ ฯลฯ

5. ความเฉื่อยของการเผาผลาญและกลิ่นและกลิ่นต่ำ: HEMC ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในอาหารและยาเพราะจะไม่ถูกเผาผลาญและมีกลิ่นและกลิ่นต่ำ

6. ความต้านทานเชื้อรา: HEMC มีความต้านทานเชื้อราได้ค่อนข้างดีและมีเสถียรภาพความหนืดที่ดีระหว่างการจัดเก็บในระยะยาว

7. ความเสถียรของค่า PH: ความหนืดของสารละลายน้ำของผลิตภัณฑ์ HEMC แทบไม่ได้รับผลกระทบจากกรดหรือด่าง และค่า pH ค่อนข้างเสถียรภายในช่วง 3.0 ถึง 11.0

แอปพลิเคชัน

ไฮดรอกซีเอทิลเมทิลเซลลูโลสสามารถใช้เป็นสารป้องกันแบบคอลลอยด์ อิมัลซิไฟเออร์ และสารกระจายตัวได้ เนื่องจากมีคุณสมบัติลดแรงตึงผิวในสารละลายน้ำ ตัวอย่างการใช้งานมีดังนี้:

1. ผลของไฮดรอกซีเอทิลเมทิลเซลลูโลสต่อประสิทธิภาพของซีเมนต์ ไฮดรอกซีเอทิลเมทิลเซลลูโลสเป็นผงสีขาวไม่มีกลิ่น ไม่มีรส และไม่มีพิษ ซึ่งสามารถละลายในน้ำเย็นเพื่อสร้างสารละลายหนืดใส มีคุณสมบัติในการทำให้ข้น ยึดเกาะ กระจาย อิมัลชัน สร้างฟิล์ม แขวนลอย ดูดซับ เจล ออกฤทธิ์บนพื้นผิว รักษาความชื้น และปกป้องคอลลอยด์ เนื่องจากสารละลายในน้ำมีหน้าที่ออกฤทธิ์บนพื้นผิว จึงสามารถใช้เป็นสารป้องกันคอลลอยด์ อิมัลซิไฟเออร์ และสารกระจายตัวได้ สารละลายในน้ำของไฮดรอกซีเอทิลเมทิลเซลลูโลสมีคุณสมบัติชอบน้ำได้ดีและเป็นตัวกักเก็บน้ำที่มีประสิทธิภาพ

2. เตรียมสีทาแบบยืดหยุ่นสูงที่ทำจากวัตถุดิบต่อไปนี้เป็นส่วนๆ ตามน้ำหนัก: น้ำดีไอออนไนซ์ 150-200 กรัม; อิมัลชันอะคริลิกบริสุทธิ์ 60-70 กรัม; แคลเซียมหนัก 550-650 กรัม; ผงทัลคัม 70-90 กรัม; สารละลายเซลลูโลสเบสในน้ำ 30-40 กรัม; สารละลายลิกโนเซลลูโลสในน้ำ 10-20 กรัม; สารช่วยสร้างฟิล์ม 4-6 กรัม; ยาฆ่าเชื้อและเชื้อรา 1.5-2.5 กรัม; สารกระจายตัว 1.8-2.2 กรัม; ตัวแทนเปียก 1.8-2.2 กรัม; 3.5-4.5 กรัม; เอทิลีนไกลคอล 9-11 กรัม; สารละลายน้ำไฮดรอกซีเอทิลเมทิลเซลลูโลสทำได้โดยการละลายไฮดรอกซีเอทิลเมทิลเซลลูโลส 2-4% ในน้ำ สารละลายลิกโนเซลลูโลสในน้ำประกอบด้วยลิกโนเซลลูโลส 1-3% ที่ผลิตโดยการละลายในน้ำ

การตระเตรียม

วิธีเตรียมไฮดรอกซีเอทิลเมทิลเซลลูโลส โดยใช้ฝ้ายบริสุทธิ์เป็นวัตถุดิบ และใช้เอทิลีนออกไซด์เป็นตัวทำปฏิกิริยาอีเทอร์ริฟิเคชันเพื่อเตรียมไฮดรอกซีเอทิลเมทิลเซลลูโลส ส่วนน้ำหนักของวัตถุดิบในการเตรียมไฮดรอกซีเอทิลเมทิลเซลลูโลสมีดังนี้: ส่วนผสมโทลูอีนและไอโซโพรพานอล 700-800 ส่วนเป็นตัวทำละลาย น้ำ 30-40 ส่วน โซเดียมไฮดรอกไซด์ 70-80 ส่วน ฝ้ายบริสุทธิ์ 80-85 ส่วน วงแหวน ออกซีเอเทน 20-28 ส่วน เมทิลคลอไรด์ 80-90 ส่วน กรดอะซิติกบริสุทธิ์ 16-19 ส่วน ขั้นตอนเฉพาะมีดังนี้:

ขั้นตอนแรกในหม้อปฏิกิริยา เติมส่วนผสมโทลูอีนและไอโซโพรพานอล น้ำ และโซเดียมไฮดรอกไซด์ลงไป ให้ความร้อนถึง 60-80°C ปล่อยให้ความอบอุ่นเป็นเวลา 20-40 นาที

ขั้นตอนที่สอง การทำให้เป็นด่าง: ทำให้วัสดุดังกล่าวข้างต้นเย็นลงเหลือ 30-50°C เติมสำลีบริสุทธิ์ พ่นตัวทำละลายของส่วนผสมโทลูอีนและไอโซโพรพานอล ดูดสูญญากาศจนมีความเข้มข้น 0.006Mpa เติมไนโตรเจนสำหรับเปลี่ยน 3 ครั้ง แล้วดำเนินการหลังจากเปลี่ยนใหม่ การทำให้เป็นด่าง เงื่อนไขการทำให้เป็นด่างคือ: เวลาในการทำให้เป็นด่างคือ 2 ชั่วโมง และอุณหภูมิการทำให้เป็นด่างคือ 30°C ถึง 50°C;

ขั้นตอนที่สาม การเกิดอีเทอร์: หลังจากที่การทำให้เป็นด่างเสร็จสมบูรณ์แล้ว จะอพยพเครื่องปฏิกรณ์ออกไปที่ระดับ 0.05-0.07 MPa จากนั้นจึงเติมเอทิลีนออกไซด์และเมทิลคลอไรด์ลงไปเป็นเวลา 30-50 นาที ขั้นตอนแรกของการเกิดอีเทอร์: 40-60°C เป็นเวลา 1.0-2.0 ชั่วโมง ความดันจะถูกควบคุมไว้ระหว่าง 0.15 ถึง 0.3Mpa ขั้นตอนที่สองของการเกิดอีเทอร์: 60～90℃ เป็นเวลา 2.0～2.5 ชั่วโมง ความดันจะถูกควบคุมไว้ระหว่าง 0.4 ถึง 0.8Mpa

ขั้นตอนที่สี่ การทำให้เป็นกลาง: เติมกรดอะซิติกที่วัดได้ล่วงหน้าลงในหม้อตกตะกอน กดลงในวัสดุอีเธอร์เพื่อทำให้เป็นกลาง เพิ่มอุณหภูมิเป็น 75-80°C สำหรับการตกตะกอน อุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นถึง 102°C และตรวจจับค่า pH ได้เท่ากับ 6 เมื่อเวลา 8 นาฬิกา การกำจัดตัวทำละลายจะเสร็จสมบูรณ์ ถังกำจัดตัวทำละลายจะเติมด้วยน้ำประปาที่ได้รับการบำบัดด้วยอุปกรณ์ออสโมซิสย้อนกลับที่อุณหภูมิ 90°C ถึง 100°C

ขั้นตอนที่ห้า การซักแบบแรงเหวี่ยง: วัสดุในขั้นตอนที่สี่จะถูกปั่นผ่านเครื่องปั่นแบบสกรูแนวนอน และวัสดุที่แยกออกจะถูกถ่ายโอนไปยังถังซักที่เต็มไปด้วยน้ำร้อนไว้ล่วงหน้าเพื่อซักวัสดุ

ขั้นตอนที่ 6 การทำให้แห้งด้วยแรงเหวี่ยง: วัสดุที่ล้างแล้วจะถูกส่งต่อไปในเครื่องอบแห้งผ่านเครื่องเหวี่ยงสกรูแนวนอน และทำให้วัสดุแห้งที่อุณหภูมิ 150-170°C จากนั้นจึงบดและบรรจุหีบห่อ

เมื่อเปรียบเทียบกับเทคโนโลยีการผลิตเซลลูโลสอีเธอร์ที่มีอยู่ สิ่งประดิษฐ์นี้ใช้เอทิลีนออกไซด์เป็นตัวแทนอีเธอร์เพื่อเตรียมไฮดรอกซีเอทิลเมทิลเซลลูโลสซึ่งมีความต้านทานเชื้อราได้ดีเนื่องจากมีกลุ่มไฮดรอกซีเอทิล มีเสถียรภาพความหนืดที่ดีและทนต่อเชื้อราในระหว่างการจัดเก็บในระยะยาว สามารถใช้แทนเซลลูโลสอีเธอร์ชนิดอื่นได้