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La hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC) es un éter mixto de celulosa soluble en agua no iónico preparado eterificando algodón y madera con óxido de propileno y cloruro de metilo después de hincharse con alcalino. El éter mixto de celulosa es un derivado modificado del sustituyente único del éter. Tiene mejores propiedades únicas que el mono éter original y, en última instancia, ejerce el rendimiento del éter de celulosa. De todos los éteres mixtos, HPMC es el más importante. Se produce a través de la reacción de óxido de propileno con celulosa alcalina. La HPMC industrial es un producto universal con un grado de sustitución (DS) del grupo metilo que oscila entre 1,3 y 2,2 y un grado de sustitución molar (MS) del grupo hidroxipropilo que oscila entre 0,1 y 0,8. Con base en los datos mencionados anteriormente, la diferencia en el contenido y las propiedades de metilo e hidroxipropilo en HPMC conduce a la diferencia en la viscosidad y uniformidad de los productos finales, lo que puede causar fluctuaciones en la calidad del producto terminado en varias corporaciones de producción.
HPMC genera derivados de éter a través de una reacción química, lo que resulta en cambios profundos en su composición, estructura y propiedades, especialmente en la solubilidad de la celulosa. El fabricante puede obtener derivados de éter que pueden disolverse en agua, solución alcalina diluida, disolventes polares (como etanol y propanol) y disolventes orgánicos no polares (como benceno y éter) en función de los diferentes tipos y cantidades de grupos alquilo introducidos, que amplía significativamente las variedades y campos de aplicación de los derivados de la celulosa.
El efecto del proceso de alcalinización en la calidad de HPMC
El proceso de alcalinización es el primer paso de la etapa de reacción en la producción de HPMC y también es uno de los pasos más críticos. La calidad inherente de los productos de HPMC está determinada en gran medida por el proceso de alcalinización más que por el proceso de eterificación. El efecto de alcalinización afecta directamente a la posterior eterificación. HPMC interactúa con una solución alcalina para producir celulosa alcalina. La celulosa alcalina es altamente reactiva. En la reacción de eterificación, el agente de eterificación afecta el grado de hinchamiento y penetración de la celulosa, la tasa de reacción primaria y secundaria de la eterificación, la uniformidad de la reacción y las propiedades de los productos finales cuando se introduce en la formación y composición del alcalino. celulosa. Por lo tanto, la estructura y las propiedades químicas de la celulosa alcalina son temas de investigación esenciales en la producción de éter de celulosa.
El efecto de la temperatura en la calidad de HPMC
En una concentración específica de solución acuosa de hidróxido de potasio (KOH), la capacidad de adsorción alcalina y el grado de hinchamiento de HPMC aumentarán con la disminución de la temperatura de reacción. Por ejemplo, el rendimiento de la celulosa alcalina cambia con la concentración de
KOH: 15 % a 18 ℃, 8 % a 10 ℃ y 4,2 % a 5 ℃. El mecanismo de esta tendencia es que la formación de celulosa alcalina es un proceso de reacción exotérmica. Cuando la temperatura aumenta, la capacidad de adsorción de HPMC a alcalino disminuirá, mientras que la reacción de hidrólisis de celulosa alcalina aumentará significativamente, lo que no conduce a la formación de celulosa alcalina. En base a la observación anterior, la reducción de la temperatura de alcalinización ayuda a la formación de celulosa alcalina e inhibe la reacción de hidrólisis.
El efecto de los aditivos en la calidad de la HPMC
En la solución acuosa de celulosa de KOH, cuando se usa sal como aditivo, la sal añadida influye dramáticamente en la formación de celulosa alcalina. Cuando la concentración de la solución de KOH es inferior al 13%, la adsorción de álcali por la celulosa no se ve afectada por la adición de sal de cloruro de potasio. Sin embargo, cuando la concentración de la solución alcalina es superior al 13 % después de agregar el cloruro de potasio, la adsorción aparente de
la celulosa a la solución alcalina aumenta a medida que aumenta la concentración de cloruro de potasio. Pero su capacidad de adsorción general está disminuyendo, mientras que la absorción de agua por parte de la celulosa ha aumentado drásticamente. Por tanto, la adición de sal es generalmente desfavorable para la alcalinización y el hinchamiento de la celulosa. Pero la sal añadida puede inhibir la hidrólisis y ajustar el contenido de agua libre del sistema, mejorando así los efectos de alcalinización y eterificación.
La influencia de la tecnología de producción en la calidad de HPMC
La preparación y eterificación de la celulosa alcalina se realizan en disolventes orgánicos inertes. Por lo tanto, el algodón refinado de la materia prima debe triturarse para obtener un área de superficie más grande y un rendimiento de reacción para garantizar la calidad de los productos terminados. La celulosa triturada, el solvente orgánico y la solución alcalina se agregan a un reactor.
Mediante la aplicación de una agitación mecánica vigorosa a una temperatura y tiempo específicos, el constructor puede obtener la celulosa alcalina con una alcalinización uniforme y una menor degradación. Los disolventes diluyentes orgánicos (alcohol isopropílico, tolueno y similares) son inertes hasta cierto punto, lo que hace que la HPMC libere calor de forma escalonada y uniforme durante el proceso de formación. Simultáneamente, para reducir la reacción de hidrólisis de la celulosa alcalina, el fabricante procederá en sentido contrario, obteniendo así una excelente celulosa alcalina. Por lo general, la concentración de la solución alcalina utilizada en este proceso es de hasta el 50%.
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