เมทิลไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสเตรียมได้อย่างไร?

ข้อมูลเบื้องต้นและภาพรวม

เซลลูโลสอีเทอร์เป็นวัสดุเคมีภัณฑ์ชั้นดีประเภทพอลิเมอร์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ผลิตจากพอลิเมอร์ธรรมชาติเซลลูโลสผ่านกระบวนการทางเคมี หลังจากที่นักเคมีได้ผลิตเซลลูโลสไนเตรตและเซลลูโลสอะซิเตตในศตวรรษที่ 19 พวกเขาก็ได้พัฒนาอนุพันธ์ของเซลลูโลสหลายชนิดในรูปของเซลลูโลสอีเทอร์ และมีการค้นพบการใช้งานใหม่ๆ อย่างต่อเนื่องในหลายภาคอุตสาหกรรม ผลิตภัณฑ์เซลลูโลสอีเทอร์ เช่น โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส (CMC), เอทิลเซลลูโลส (EC), ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส (HEC), ไฮดรอกซีโพรพิลเซลลูโลส (HPC), เมทิลไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส (MHEC)และเมทิลไฮดรอกซีโพรพิลเซลลูโลส (MHPC)และเซลลูโลสอีเทอร์อื่นๆ เป็นที่รู้จักกันในชื่อ "โมโนโซเดียมกลูตาเมตอุตสาหกรรม" และถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการขุดเจาะน้ำมัน การก่อสร้าง การเคลือบผิว อาหาร ยา และสารเคมีในชีวิตประจำวัน

ไฮดรอกซีเอทิลเมทิลเซลลูโลส (MHPC) เป็นผงสีขาว ไม่มีกลิ่น ไม่มีรส และไม่เป็นพิษ สามารถละลายในน้ำเย็นแล้วได้สารละลายข้นใส มีคุณสมบัติในการเพิ่มความหนืด การยึดเกาะ การกระจายตัว การทำให้เกิดอิมัลชัน การสร้างฟิล์ม การแขวนลอย การดูดซับ การสร้างเจล การลดแรงตึงผิว การรักษาความชุ่มชื้น และการปกป้องคอลลอยด์ เนื่องจากคุณสมบัติในการลดแรงตึงผิวของสารละลายในน้ำ จึงสามารถใช้เป็นสารปกป้องคอลลอยด์ สารทำให้เกิดอิมัลชัน และสารกระจายตัวได้ สารละลายไฮดรอกซีเอทิลเมทิลเซลลูโลสในน้ำมีคุณสมบัติชอบน้ำได้ดีและเป็นสารกักเก็บน้ำที่มีประสิทธิภาพ เนื่องจากไฮดรอกซีเอทิลเมทิลเซลลูโลสมีหมู่ไฮดรอกซีเอทิล จึงมีคุณสมบัติในการป้องกันเชื้อราได้ดี มีความเสถียรของความหนืด และทนต่อเชื้อราได้ดีในระหว่างการเก็บรักษาในระยะยาว

ไฮดรอกซีเอทิลเมทิลเซลลูโลส (HEMC) ผลิตขึ้นโดยการเติมหมู่แทนที่เอทิลีนออกไซด์ (MS 0.3~0.4) เข้าไปในเมทิลเซลลูโลส (MC) และมีคุณสมบัติทนต่อเกลือได้ดีกว่าพอลิเมอร์ที่ไม่ได้รับการดัดแปลง นอกจากนี้ อุณหภูมิการเกิดเจลของเมทิลเซลลูโลสยังสูงกว่าของ MC อีกด้วย

โครงสร้าง

คุณสมบัติ

คุณลักษณะหลักของไฮดรอกซีเอทิลเมทิลเซลลูโลส (HEMC) มีดังนี้:

1. ความสามารถในการละลาย: ละลายได้ในน้ำและตัวทำละลายอินทรีย์บางชนิด HEMC สามารถละลายได้ในน้ำเย็น ความเข้มข้นสูงสุดจะขึ้นอยู่กับความหนืดเท่านั้น ความสามารถในการละลายจะแปรผันตามความหนืด ยิ่งความหนืดต่ำ ความสามารถในการละลายยิ่งสูง

2. ความทนทานต่อเกลือ: ผลิตภัณฑ์ HEMC เป็นเซลลูโลสอีเทอร์ที่ไม่แตกตัวเป็นไอออนและไม่ใช่โพลีอิเล็กโทรไลต์ ดังนั้นจึงค่อนข้างเสถียรในสารละลายที่มีน้ำเมื่อมีเกลือโลหะหรืออิเล็กโทรไลต์อินทรีย์อยู่ แต่การเติมอิเล็กโทรไลต์มากเกินไปอาจทำให้เกิดการจับตัวเป็นเจลและการตกตะกอนได้

3. คุณสมบัติบนพื้นผิว: เนื่องจากคุณสมบัติบนพื้นผิวของสารละลายในน้ำ จึงสามารถใช้เป็นสารปกป้องคอลลอยด์ สารทำให้เกิดอิมัลชัน และสารกระจายตัวได้

4. การเกิดเจลจากความร้อน: เมื่อสารละลายของผลิตภัณฑ์ HEMC ในน้ำถูกให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิหนึ่ง สารละลายจะขุ่น กลายเป็นเจล และเกิดตะกอน แต่เมื่อทำให้เย็นลงอย่างต่อเนื่องก็จะกลับคืนสู่สภาพสารละลายเดิม และอุณหภูมิที่เกิดเจลและตะกอนนี้ขึ้นอยู่กับสารหล่อลื่น สารช่วยแขวนลอย สารคอลลอยด์ป้องกัน สารทำให้เกิดอิมัลชัน เป็นต้น

5. ไม่เกิดกระบวนการเมตาบอลิซึม และมีกลิ่นและน้ำหอมน้อย: HEMC ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอาหารและยา เนื่องจากจะไม่ถูกเมตาบอไลซ์ และมีกลิ่นและน้ำหอมน้อย

6. ความต้านทานต่อเชื้อรา: HEMC มีความต้านทานต่อเชื้อราค่อนข้างดีและมีเสถียรภาพของความหนืดที่ดีในระหว่างการเก็บรักษาในระยะยาว

7. ความเสถียรของค่า pH: ความหนืดของสารละลายในน้ำของผลิตภัณฑ์ HEMC แทบจะไม่ได้รับผลกระทบจากกรดหรือด่าง และค่า pH มีความเสถียรค่อนข้างดีในช่วง 3.0 ถึง 11.0

แอปพลิเคชัน

ไฮดรอกซีเอทิลเมทิลเซลลูโลสสามารถใช้เป็นสารปกป้องคอลลอยด์ สารทำให้เกิดอิมัลชัน และสารกระจายตัวได้ เนื่องจากมีคุณสมบัติเป็นสารลดแรงตึงผิวในสารละลายน้ำ ตัวอย่างการใช้งานมีดังต่อไปนี้:

1. ผลของไฮดรอกซีเอทิลเมทิลเซลลูโลสต่อประสิทธิภาพของซีเมนต์ ไฮดรอกซีเอทิลเมทิลเซลลูโลสเป็นผงสีขาว ไม่มีกลิ่น ไม่มีรส และไม่เป็นพิษ สามารถละลายในน้ำเย็นแล้วเกิดเป็นสารละลายข้นใส มีคุณสมบัติในการเพิ่มความหนืด การยึดเกาะ การกระจายตัว การทำให้เกิดอิมัลชัน การสร้างฟิล์ม การแขวนลอย การดูดซับ การสร้างเจล การลดแรงตึงผิว การรักษาความชุ่มชื้น และการปกป้องคอลลอยด์ เนื่องจากสารละลายในน้ำมีคุณสมบัติในการลดแรงตึงผิว จึงสามารถใช้เป็นสารปกป้องคอลลอยด์ สารทำให้เกิดอิมัลชัน และสารกระจายตัวได้ สารละลายไฮดรอกซีเอทิลเมทิลเซลลูโลสในน้ำมีคุณสมบัติชอบน้ำได้ดีและเป็นสารกักเก็บน้ำที่มีประสิทธิภาพ

2. เตรียมสีนูนที่มีความยืดหยุ่นสูง ซึ่งประกอบด้วยวัตถุดิบต่อไปนี้ในสัดส่วนน้ำหนัก: น้ำปราศจากไอออน 150-200 กรัม; อิมัลชันอะคริลิกบริสุทธิ์ 60-70 กรัม; แคลเซียมหนัก 550-650 กรัม; แป้งทัลคัม 70-90 กรัม; สารละลายเซลลูโลสพื้นฐานในน้ำ 30-40 กรัม; สารละลายลิกโนเซลลูโลสในน้ำ 10-20 กรัม; สารช่วยสร้างฟิล์ม 4-6 กรัม; สารฆ่าเชื้อและเชื้อรา 1.5-2.5 กรัม; สารช่วยกระจายตัว 1.8-2.2 กรัม; สารทำให้เปียก 1.8-2.2 กรัม; เอทิลีนไกลคอล 3.5-4.5 กรัม 9-11 กรัม; สารละลายไฮดรอกซีเอทิลเมทิลเซลลูโลสในน้ำทำโดยการละลายไฮดรอกซีเอทิลเมทิลเซลลูโลส 2-4% ในน้ำ สารละลายลิกโนเซลลูโลสในน้ำประกอบด้วยลิกโนเซลลูโลส 1-3% ซึ่งได้จากการละลายลิกโนเซลลูโลสในน้ำ

การตระเตรียม

วิธีการเตรียมไฮดรอกซีเอทิลเมทิลเซลลูโลส โดยใช้ฝ้ายบริสุทธิ์เป็นวัตถุดิบ และใช้เอทิลีนออกไซด์เป็นสารเร่งปฏิกิริยาการเกิดอีเทอร์ สัดส่วนน้ำหนักของวัตถุดิบในการเตรียมไฮดรอกซีเอทิลเมทิลเซลลูโลสมีดังนี้: ส่วนผสมของโทลูอีนและไอโซโพรพานอล 700-800 ส่วน (ใช้เป็นตัวทำละลาย), น้ำ 30-40 ส่วน, โซเดียมไฮดรอกไซด์ 70-80 ส่วน, ฝ้ายบริสุทธิ์ 80-85 ส่วน, ออกซีอีเทน 20-28 ส่วน, เมทิลคลอไรด์ 80-90 ส่วน, กรดอะซิติกเข้มข้น 16-19 ส่วน; ขั้นตอนโดยละเอียดมีดังนี้:

ขั้นตอนแรก ในหม้อปฏิกิริยา ให้เติมส่วนผสมของโทลูอีนและไอโซโพรพานอล น้ำ และโซเดียมไฮดรอกไซด์ ให้ความร้อนจนถึง 60-80 องศาเซลเซียส และคงอุณหภูมิไว้ประมาณ 20-40 นาที

ขั้นตอนที่สอง การทำให้เป็นด่าง: ทำให้วัสดุข้างต้นเย็นลงจนถึง 30-50°C เติมสำลีบริสุทธิ์ ฉีดพ่นตัวทำละลายผสมโทลูอีนและไอโซโพรพานอล ดูดสุญญากาศจนถึง 0.006Mpa เติมไนโตรเจน 3 ครั้ง และดำเนินการทำให้เป็นด่างหลังจากเติมไนโตรเจนแล้ว เงื่อนไขการทำให้เป็นด่างคือ: เวลาในการทำให้เป็นด่างคือ 2 ชั่วโมง และอุณหภูมิในการทำให้เป็นด่างคือ 30-50°C

ขั้นตอนที่สาม คือ การสร้างอีเทอร์: หลังจากกระบวนการทำให้เป็นด่างเสร็จสิ้นแล้ว ให้ทำการดูดอากาศออกจากเครื่องปฏิกรณ์จนเหลือความดัน 0.05-0.07 MPa จากนั้นเติมเอทิลีนออกไซด์และเมทิลคลอไรด์ลงไปเป็นเวลา 30-50 นาที ขั้นตอนแรกของการสร้างอีเทอร์: อุณหภูมิ 40-60°C เป็นเวลา 1.0-2.0 ชั่วโมง ควบคุมความดันให้อยู่ระหว่าง 0.15 ถึง 0.3 MPa ขั้นตอนที่สองของการสร้างอีเทอร์: อุณหภูมิ 60-90°C เป็นเวลา 2.0-2.5 ชั่วโมง ควบคุมความดันให้อยู่ระหว่าง 0.4 ถึง 0.8 MPa

ขั้นตอนที่สี่ การทำให้เป็นกลาง: เติมกรดอะซิติกเข้มข้นที่วัดปริมาณไว้ล่วงหน้าลงในหม้อตกตะกอน กดวัสดุที่ผ่านการทำให้เป็นกลางด้วยอีเทอร์ลงไป เพิ่มอุณหภูมิเป็น 75-80°C เพื่อให้เกิดการตกตะกอน เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นเป็น 102°C และตรวจวัดค่า pH ได้ 6 ในเวลา 8 นาฬิกา การกำจัดตัวทำละลายจะเสร็จสมบูรณ์ ถังกำจัดตัวทำละลายจะถูกเติมด้วยน้ำประปาที่ผ่านการกรองด้วยระบบรีเวิร์สออสโมซิสที่อุณหภูมิ 90-100°C

ขั้นตอนที่ห้า การล้างด้วยแรงเหวี่ยง: วัสดุในขั้นตอนที่สี่จะถูกเหวี่ยงผ่านเครื่องเหวี่ยงแบบเกลียวแนวนอน และวัสดุที่แยกออกมาจะถูกถ่ายโอนไปยังถังล้างที่เติมน้ำร้อนไว้ล่วงหน้าเพื่อล้างวัสดุ

ขั้นตอนที่หก การอบแห้งแบบเหวี่ยง: วัสดุที่ล้างแล้วจะถูกลำเลียงเข้าสู่เครื่องอบแห้งผ่านเครื่องเหวี่ยงแบบเกลียวแนวนอน และวัสดุจะถูกอบแห้งที่อุณหภูมิ 150-170°C จากนั้นวัสดุที่แห้งแล้วจะถูกบดและบรรจุลงในบรรจุภัณฑ์

เมื่อเปรียบเทียบกับเทคโนโลยีการผลิตเซลลูโลสอีเทอร์ที่มีอยู่เดิม สิ่งประดิษฐ์นี้ใช้เอทิลีนออกไซด์เป็นสารเร่งปฏิกิริยาอีเทอร์ริฟิเคชันในการเตรียมไฮดรอกซีเอทิลเมทิลเซลลูโลส ซึ่งมีคุณสมบัติต้านทานเชื้อราได้ดีเนื่องจากมีหมู่ไฮดรอกซีเอทิล นอกจากนี้ยังมีความคงตัวของความหนืดและต้านทานเชื้อราได้ดีในระหว่างการเก็บรักษาในระยะยาว และสามารถใช้แทนเซลลูโลสอีเทอร์ชนิดอื่นได้