Bối cảnh và Tổng quan
Cellulose ether là một loại vật liệu hóa học tinh chế polyme được sử dụng rộng rãi được làm từ polyme cellulose tự nhiên thông qua xử lý hóa học. Sau khi sản xuất cellulose nitrate và cellulose acetate vào thế kỷ 19, các nhà hóa học đã phát triển một loạt các dẫn xuất cellulose của nhiều cellulose ether và các lĩnh vực ứng dụng mới đã liên tục được phát hiện, liên quan đến nhiều ngành công nghiệp. Các sản phẩm cellulose ether như natricacboxymethyl cellulose (CMC), etyl xenluloza (EC), hydroxyethyl cellulose (HEC), hydroxypropyl xenluloza (HPC), metyl hydroxyethyl cellulose (MHEC)Vàmetyl hydroxypropyl cellulose (MHPC)và các ete xenlulo khác được gọi là “bột ngọt công nghiệp” và đã được sử dụng rộng rãi trong khoan dầu, xây dựng, sơn, thực phẩm, y học và hóa chất hàng ngày.
Hydroxyethyl methyl cellulose (MHPC) là một loại bột trắng không mùi, không vị, không độc hại, có thể hòa tan trong nước lạnh để tạo thành dung dịch nhớt trong suốt. Nó có các đặc tính làm đặc, liên kết, phân tán, nhũ hóa, tạo màng, huyền phù, hấp phụ, tạo gel, hoạt động bề mặt, duy trì độ ẩm và bảo vệ keo. Do chức năng hoạt động bề mặt của dung dịch nước, nó có thể được sử dụng như một tác nhân bảo vệ dạng keo, chất nhũ hóa và chất phân tán. Dung dịch nước hydroxyethyl methylcellulose có tính ưa nước tốt và là một tác nhân giữ nước hiệu quả. Vì hydroxyethyl methylcellulose chứa các nhóm hydroxyethyl nên nó có khả năng chống nấm mốc tốt, độ ổn định độ nhớt tốt và khả năng chống nấm mốc trong quá trình lưu trữ lâu dài.
Hydroxyethyl methylcellulose (HEMC) được điều chế bằng cách đưa chất thay thế ethylene oxide (MS 0,3~0,4) vào methylcellulose (MC), khả năng chịu muối của nó tốt hơn so với polyme chưa biến tính. Nhiệt độ gel hóa của methylcellulose cũng cao hơn MC.
Kết cấu
Tính năng
Các đặc điểm chính của hydroxyethyl methylcellulose (HEMC) là:
1. Độ hòa tan: Hòa tan trong nước và một số dung môi hữu cơ. HEMC có thể hòa tan trong nước lạnh. Nồng độ cao nhất của nó chỉ được xác định bởi độ nhớt. Độ hòa tan thay đổi theo độ nhớt. Độ nhớt càng thấp, độ hòa tan càng lớn.
2. Khả năng chịu muối: Các sản phẩm HEMC là ete cellulose không ion và không phải là chất điện phân đa phân tử, do đó chúng tương đối ổn định trong dung dịch nước khi có muối kim loại hoặc chất điện phân hữu cơ, nhưng việc thêm quá nhiều chất điện phân có thể gây ra hiện tượng đông tụ và kết tủa.
3. Hoạt động bề mặt: Do chức năng hoạt động bề mặt của dung dịch nước nên nó có thể được sử dụng như một tác nhân bảo vệ dạng keo, chất nhũ hóa và chất phân tán.
4. Gel nhiệt: Khi dung dịch nước của sản phẩm HEMC được đun nóng đến một nhiệt độ nhất định, nó trở nên đục, đông lại và kết tủa, nhưng khi liên tục làm lạnh, nó trở lại trạng thái dung dịch ban đầu và nhiệt độ xảy ra hiện tượng đông lại và kết tủa này chủ yếu phụ thuộc vào chúng. Chất bôi trơn, chất trợ huyền phù, keo bảo vệ, chất nhũ hóa, v.v.
5. Tính trơ về mặt chuyển hóa và ít mùi, ít hương: HEMC được sử dụng rộng rãi trong thực phẩm và y học vì nó không bị chuyển hóa và có mùi, ít hương.
6. Khả năng chống nấm mốc: HEMC có khả năng chống nấm mốc tương đối tốt và độ ổn định độ nhớt tốt trong quá trình lưu trữ lâu dài.
7. Độ ổn định của PH: Độ nhớt của dung dịch nước của sản phẩm HEMC hầu như không bị ảnh hưởng bởi axit hoặc kiềm và giá trị pH tương đối ổn định trong khoảng từ 3,0 đến 11,0.
Ứng dụng
Hydroxyethyl methylcellulose có thể được sử dụng như một chất bảo vệ dạng keo, chất nhũ hóa và chất phân tán do chức năng hoạt động bề mặt của nó trong dung dịch nước. Các ví dụ ứng dụng của nó như sau:
1. Tác dụng của hydroxyethyl methylcellulose đối với hiệu suất xi măng. Hydroxyethyl methylcellulose là bột trắng không mùi, không vị, không độc hại có thể hòa tan trong nước lạnh để tạo thành dung dịch nhớt trong suốt. Nó có các đặc tính làm đặc, liên kết, phân tán, nhũ hóa, tạo màng, huyền phù, hấp phụ, tạo gel, hoạt động bề mặt, duy trì độ ẩm và bảo vệ keo. Vì dung dịch nước có chức năng hoạt động bề mặt nên nó có thể được sử dụng làm chất bảo vệ keo, chất nhũ hóa và chất phân tán. Dung dịch nước hydroxyethyl methylcellulose có tính ưa nước tốt và là chất giữ nước hiệu quả.
2. Chuẩn bị một loại sơn nổi có độ đàn hồi cao, được làm từ các nguyên liệu thô sau theo phần theo trọng lượng: 150-200 g nước khử ion; 60-70 g nhũ tương acrylic nguyên chất; 550-650 g canxi nặng; 70-90 g bột talc; Dung dịch nước cellulose cơ bản 30-40g; dung dịch nước lignocellulose 10-20g; chất trợ tạo màng 4-6g; chất khử trùng và diệt nấm 1,5-2,5g; chất phân tán 1,8-2,2g; chất làm ướt 1,8-2,2g; 3,5-4,5g; Ethylene glycol 9-11g; Dung dịch nước hydroxyethyl methylcellulose được tạo ra bằng cách hòa tan hydroxyethyl methylcellulose 2-4% trong nước; Dung dịch nước lignocellulose được tạo ra từ 1-3% Lignocellulose được tạo ra bằng cách hòa tan trong nước.
Sự chuẩn bị
Một phương pháp chế tạo hydroxyethyl methyl cellulose, phương pháp này là dùng bông tinh chế làm nguyên liệu thô, và dùng etylen oxit làm tác nhân ete hóa để chế tạo hydroxyethyl methyl cellulose. Các phần khối lượng của nguyên liệu thô để chế tạo hydroxyethyl methyl cellulose như sau: 700-800 phần hỗn hợp toluene và isopropanol làm dung môi, 30-40 phần nước, 70-80 phần natri hydroxit, 80-85 phần bông tinh chế, vòng 20-28 phần oxy etan, 80-90 phần metyl clorua, 16-19 phần axit axetic băng; các bước cụ thể là:
Bước đầu tiên, cho hỗn hợp toluen và isopropanol, nước và natri hiđroxit vào nồi phản ứng, đun nóng đến 60-80°C, giữ ấm trong 20-40 phút;
Bước thứ hai, kiềm hóa: làm nguội các vật liệu trên xuống 30-50°C, thêm bông tinh chế, phun dung môi hỗn hợp toluen và isopropanol, hút chân không đến 0,006Mpa, nạp nitơ thay thế 3 lần và tiến hành kiềm hóa sau khi thay thế, các điều kiện kiềm hóa là: thời gian kiềm hóa là 2 giờ và nhiệt độ kiềm hóa là 30°C đến 50°C;
Bước thứ ba, ete hóa: sau khi kiềm hóa hoàn tất, lò phản ứng được hút chân không đến 0,05-0,07MPa và thêm etylen oxit và metyl clorua trong 30-50 phút; giai đoạn ete hóa đầu tiên: 40-60°C, 1,0-2,0 giờ, áp suất được kiểm soát trong khoảng 0,15 đến 0,3Mpa; giai đoạn ete hóa thứ hai: 60～90℃, 2,0～2,5 giờ, áp suất được kiểm soát trong khoảng 0,4 đến 0,8Mpa;
Bước thứ tư, trung hòa: cho axit axetic băng đã đo trước vào nồi kết tủa, ép vào vật liệu đã ete hóa để trung hòa, tăng nhiệt độ lên 75-80°C để kết tủa, nhiệt độ tăng lên 102°C và giá trị pH được phát hiện là 6. Vào lúc 8 giờ, quá trình tách dung môi hoàn tất; bể tách dung môi được đổ đầy nước máy đã được xử lý bằng thiết bị thẩm thấu ngược ở nhiệt độ 90°C đến 100°C;
Bước thứ năm, rửa ly tâm: vật liệu ở bước thứ tư được ly tâm thông qua máy ly tâm trục vít nằm ngang và vật liệu tách ra được chuyển vào bể rửa chứa đầy nước nóng trước để rửa vật liệu;
Bước thứ sáu, sấy ly tâm: vật liệu đã rửa được đưa vào máy sấy thông qua máy ly tâm trục vít nằm ngang, vật liệu được sấy khô ở nhiệt độ 150-170°C, sau đó vật liệu khô được nghiền nát và đóng gói.
So với công nghệ sản xuất ete cellulose hiện có, phát minh hiện tại sử dụng ethylene oxide làm tác nhân ete hóa để điều chế hydroxyethyl methyl cellulose, có khả năng chống nấm mốc tốt do chứa nhóm hydroxyethyl. Nó có độ ổn định độ nhớt tốt và khả năng chống nấm mốc trong quá trình lưu trữ lâu dài. Nó có thể được sử dụng thay cho các ete cellulose khác.
Thời gian đăng: 25-04-2024