Bối cảnh và Tổng quan
Ete cellulose là một loại hóa chất tinh khiết polymer được sử dụng rộng rãi, được sản xuất từ polymer tự nhiên cellulose thông qua quá trình xử lý hóa học. Sau khi sản xuất cellulose nitrat và cellulose axetat vào thế kỷ 19, các nhà hóa học đã phát triển một loạt các dẫn xuất cellulose của nhiều loại ete cellulose, và các lĩnh vực ứng dụng mới liên tục được khám phá, liên quan đến nhiều ngành công nghiệp. Các sản phẩm ete cellulose như natricarboxymethyl cellulose (CMC), etyl cellulose (EC), hydroxyethyl cellulose (HEC), hydroxypropyl cellulose (HPC), metyl hydroxyethyl cellulose (MHEC)Vàmetyl hydroxypropyl cellulose (MHPC)và các ete xenluloza khác được gọi là “natri glutamat công nghiệp” và được sử dụng rộng rãi trong khoan dầu, xây dựng, sơn phủ, thực phẩm, y học và hóa chất tiêu dùng hàng ngày.
Hydroxyethyl methyl cellulose (MHPC) là một loại bột màu 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 tính bề mặt, giữ ẩm và bảo vệ keo. Nhờ chức năng hoạt tính bề mặt của dung dịch nước, nó có thể được sử dụng như một chất bảo vệ keo, chất nhũ hóa và chất phân tán. Dung dịch nước hydroxyethyl methylcellulose có tính ưa nước tốt và là một chất giữ nước hiệu quả. Vì hydroxyethyl methylcellulose chứa các nhóm hydroxyethyl, nó có khả năng chống nấm mốc tốt, độ ổn định độ nhớt tốt và khả năng chống nấm mốc trong quá trình bảo quản lâu dài.
Hydroxyethyl methylcellulose (HEMC) được điều chế bằng cách đưa các nhóm thế ethylene oxide (MS 0,3~0,4) vào methylcellulose (MC), và khả năng chịu muối của nó tốt hơn so với các polyme không biến đổi. Nhiệt độ tạo gel của methylcellulose cũng cao hơn so với MC.
Kết cấu
Tính năng
Các đặc điểm chính của hydroxyethyl methylcellulose (HEMC) là:
1. Độ hòa tan: 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 cao.
2. Khả năng chống muối: Các sản phẩm HEMC là ete xenlulo không ion và không phải là chất điện phân polymer, do đó chúng tương đối ổn định trong dung dịch nước khi có mặt muối kim loại hoặc chất điện phân hữu cơ, nhưng việc thêm quá nhiều chất điện phân có thể gây ra hiện tượng tạo gel và kết tủa.
3. Hoạt tính bề mặt: Nhờ chức năng hoạt tính bề mặt của dung dịch nước, nó có thể được sử dụng như một chất bảo vệ dạng keo, chất nhũ hóa và chất phân tán.
4. Gel nhiệt: Khi dung dịch nước của các sản phẩm HEMC được đun nóng đến một nhiệt độ nhất định, nó trở nên đục, đông đặc và kết tủa, nhưng khi được làm nguội liên tục, nó trở lại trạng thái dung dịch ban đầu. Nhiệt độ xảy ra hiện tượng đông đặc và kết tủa này chủ yếu phụ thuộc vào các chất bôi trơn, chất trợ treo, chất keo bảo vệ, chất nhũ hóa, v.v.
5. Tính trơ về mặt chuyển hóa và ít mùi hương: HEMC được sử dụng rộng rãi trong thực phẩm và dược phẩm vì nó không bị chuyển hóa và có ít mùi 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 bảo quản lâu dài.
7. Độ ổn định pH: Độ nhớt của dung dịch nước chứa 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 nhờ chức năng hoạt động bề mặt của nó trong dung dịch nước. Một số ví dụ ứng dụng như sau:
1. Tác dụng của hydroxyethyl methylcellulose đối với hiệu suất xi măng. Hydroxyethyl methylcellulose là một loại bột màu 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 tính bề mặt, giữ ẩm và bảo vệ keo. Do dung dịch nước có chức năng hoạt tính bề mặt, nó có thể được sử dụng như một chất bảo vệ keo, chất nhũ hóa và chất phân tán. Dung dịch nước hydroxyethyl methylcellulose có tính ưa nước tốt và là một chất giữ nước hiệu quả.
2. Một loại sơn nổi có độ dẻo cao được pha chế từ các nguyên liệu sau theo tỷ lệ 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 cellulose nền 30-40 g; dung dịch lignocellulose 10-20 g; chất trợ tạo màng 4-6 g; chất khử trùng và diệt nấm 1,5-2,5 g; chất phân tán 1,8-2,2 g; chất làm ướt 1,8-2,2 g; 3,5-4,5 g; ethylene glycol 9-11 g; dung dịch hydroxyethyl methylcellulose được pha chế bằng cách hòa tan 2-4% hydroxyethyl methylcellulose trong nước; dung dịch lignocellulose được pha chế bằng cách hòa tan 1-3% lignocellulose trong nước.
Sự chuẩn bị
Phương pháp điều chế hydroxyethyl methyl cellulose, phương pháp này sử dụng bông tinh chế làm nguyên liệu và ethylene oxide làm chất ete hóa để điều chế hydroxyethyl methyl cellulose. Tỷ lệ khối lượng các nguyên liệu để điều chế 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, 20-28 phần oxyethane, 80-90 phần methyl chloride, 16-19 phần axit axetic băng; các bước cụ thể như sau:
Bước đầu tiên, trong bình phản ứng, cho hỗn hợp toluen và isopropanol, nước và natri hydroxit vào, đun nóng đến 60-80°C, giữ ấm trong 20-40 phút;
Bước thứ hai, kiềm hóa: làm nguội các nguyên liệu trên xuống 30-50°C, thêm bông tinh chế, phun hỗn hợp dung môi toluen và isopropanol, hút chân không đến 0,006Mpa, nạp khí nitơ 3 lần, và tiến hành kiềm hóa sau mỗi lần nạp. 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 quá trình kiềm hóa hoàn tất, lò phản ứng được hút chân không đến 0,05-0,07 MPa, 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 0,3 MPa; giai đoạn ete hóa thứ hai: 60～90℃, 2,0～2,5 giờ, áp suất được kiểm soát trong khoảng 0,4 đến 0,8 MPa;
Bước thứ tư, trung hòa: thêm axit axetic băng đã đong sẵn vào nồi kết tủa, ép vật liệu đã được ete hóa vào để trung hòa, nâng nhiệt độ lên 75-80°C để kết tủa, nhiệt độ tăng lên 102°C, và giá trị pH được kiểm tra là 6. Lúc 8 giờ, quá trình khử dung môi hoàn tất; bể khử 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 bằng máy ly tâm trục vít nằm ngang, và vật liệu đã tách được chuyển vào bể rửa đã được đổ đầy nước nóng để rửa sạch;
Bước thứ sáu, sấy ly tâm: nguyên liệu đã rửa được vận chuyển vào máy sấy thông qua máy ly tâm trục vít nằm ngang, và nguyên liệu được sấy ở nhiệt độ 150-170°C, sau đó được nghiền nhỏ và đóng gói.
So với công nghệ sản xuất ete xenluloza hiện có, phát minh này sử dụng etylen oxit làm chất ete hóa để điều chế hydroxyethyl metyl xenluloza, có khả năng chống nấm mốc tốt nhờ chứa các nhóm hydroxyethyl. Sản phẩm có độ nhớt ổn định và khả năng chống nấm mốc tốt trong quá trình bảo quản lâu dài. Nó có thể được sử dụng thay thế cho các ete xenluloza khác.
Thời gian đăng bài: 25/04/2024