¿Cómo se produce la hidroxipropil metilcelulosa (HPMC)?

Hidroxipropilmetilcelulosa, también conocida como HPMC. Está hecho de celulosa de algodón de alta pureza. Y está eterificado en condiciones alcalinas. HPMC tiene capacidad de espesamiento, drenaje de sal, estabilidad de PH y retención de agua. Además, tiene una excelente estabilidad y excelentes propiedades de formación de película. Y también tiene una amplia gama de resistencia enzimática, dispersabilidad y adhesión.

La hidroxipropilmetilcelulosa es soluble en agua y en la mayoría de los polares y tiene una proporción adecuada de etanol / agua, propanol / agua, dicloroetano, etc. Es insoluble en éter, acetona y etanol anhidro. Y también se disuelve en agua fría en una solución coloidal clara o turbia. La solución acuosa tiene actividad superficial, alta transparencia y rendimiento estable.

La hidroxipropilmetilcelulosa tiene propiedades de gel térmico y la solución acuosa del producto forma precipitación de gel después del calentamiento. Y luego se disuelve después de enfriarse. La temperatura del gel de las diferentes especificaciones del producto es diferente. La solubilidad varía con la viscosidad. Cuanto menor sea la viscosidad, mayor será la solubilidad y las diferentes especificaciones de HPMC. Sus propiedades tienen algunas diferencias. El HPMC disuelto en agua no se ve afectado por el valor de pH.

I. ¿Cómo se produce HPMC?

En términos generales, el proceso de producción de HPMC se puede dividir en dos categorías. Método de la primera fase gaseosa. Y el método de la segunda fase líquida.

1. Método de la fase líquida

Cuando se utiliza este método, la materia prima suele ser algodón refinado. Luego, una trituradora de articulaciones lo tritura. O el algodón fino se alcaliniza y se eteriza con una mezcla binaria de disolventes orgánicos. La masa resultante se procesa por lotes y se peletiza a altas temperaturas.

El proceso en fase líquida tiene las siguientes ventajas.

En primer lugar, la presión interna del equipo de proceso de reacción es pequeña. Por lo tanto, los requisitos de capacidad de presión del equipo son bajos y menos peligrosos.

En segundo lugar, la celulosa se impregna en la solución alcalina para expandir y alcalinizar completamente la celulosa alcalina uniforme. Y la solución alcalina para la hinchazón de la penetración de la celulosa es mejor.

En tercer lugar, el reactor de eterificación es pequeño y la celulosa alcalina puede tener una hinchazón uniforme. Por lo tanto, la calidad del producto es fácil de controlar, puede obtener el grado de sustitución y la viscosidad es más uniforme. Los productos se pueden obtener con una sustitución y viscosidad más uniformes, y las variedades se pueden cambiar.

2. Método de fase de vapor

En este método, se utiliza pulpa de madera como materia prima. La alcalinización y la eterificación se llevan a cabo en el mismo equipo de reacción. El proceso de reacción se controla por medios automáticos avanzados, y la temperatura y la presión se pueden controlar. Una vez completada la reacción, el exceso de clorometano y el subproducto dimetil éter ingresan al sistema de recuperación en forma gaseosa. Y se reciclan por separado.

El proceso de refinación y purificación se lleva a cabo en un filtro prensa rotativo continuo. La trituración se realiza en un pulverizador de producto terminado de alta eficiencia. Además, se seca, un proceso que reduce el exceso de humedad. Además, los procesos auxiliares, como la mezcla y el envasado, también están totalmente automatizados.

II. Sobre las cuatro formulaciones y procesos de producción de HPMC.

De acuerdo con los diferentes requisitos del índice de rendimiento, el proceso de preparación y la tecnología de HPMC también son diferentes. A continuación se muestran ejemplos de cuatro tipos de formulaciones y procesos de producción de HPMC.

1. El sistema de suspensión consiste en una mezcla de celulosa triturada en la proporción de 80, hidróxido de sodio en la proporción de 26 y tolueno en la proporción de 950.

Si la proporción de hidróxido de sodio 106 se mezcla con una concentración del 50% en el sistema de lodos y se calienta durante 30 minutos. A continuación, el metanol y el agua se evaporan. Después de eso, se agregaron 120 de CH3X y 10 de óxido de propileno al sistema de suspensión y se reaccionó a una temperatura de 60-120 °C durante 1,5 horas. El producto final fue fácilmente soluble en agua con un grado de sustitución de metilo de 2,0 y de sustitución de hidroxipropilo de 0,1.

2. En condiciones de barrera al oxígeno, se añadió celulosa triturada, lejía al 50%, óxido de propileno y clorometano al tanque de lodo en una proporción de 20:40:90:200. El lodo se bombeó al reactor a una presión de 1,7-1,9 MPa y una temperatura de 80 °C bajo agitación constante durante unos 30 minutos cada vez. Luego, la suspensión se transportó a la etapa de lavado y purificación a una presión de 1,7-1,9 MPa para obtener un 27,5% de metoxi (contenido de masa) y un 6,5% de hidroxipropilo. El producto era fácilmente soluble en agua con una viscosidad de 14000 MPa.

De la misma manera, la celulosa triturada, el 50% de álcali, el óxido de propileno y el clorometano se mezclaron en el tanque de lodo en una proporción de 20:36:90:130 a una presión de 1,7-1,9 MPa y una temperatura de 80 °C en el reactor bajo agitación constante, lo que tomó unos 30 minutos cada vez. El producto resultante se disuelve en metanol y contiene un 20,5% de metoxi (en masa) y un 0,5% de hidroxipropilo.

3. Los productos de hidroxipropilmetilcelulosa son necesarios en algunas industrias. Por ejemplo, en la industria del espesamiento de recubrimientos, productos de hidroxipropilmetilcelulosa solubles en agua con alcohol. Su objetivo es evitar el uso de metanol y dicloroetano.

El HPMC cosoluble en alcohol y agua es un producto HPMC con alto contenido de hidroxipropilo. También se puede utilizar en tabletas, varios recubrimientos solubles en agua y soluciones de alcohol anhidro.

El HPMC cosoluble en alcohol y agua es termoplástico y soluble en agua. Su estructura se caracteriza por la presencia de 0,4-0,8 metilo DS y 1,5-1,8 hidroxipropilo MS, y la suma de metilo DS e hidroxipropilo MS debe ser mayor que 1,8. La síntesis de hidroxipropilmetilcelulosa soluble en agua y alcohol requiere la eterificación de 1,54 unidades de óxido de propileno mezclado con 0,4-0,8 partes de clorometano.

4. Este proceso de producción permite la disolución del producto de hidroxipropilmetilcelulosa en etanol anhidro.

En primer lugar, se prepara una concentración del 50% de polvo de algodón refinado y una solución acuosa de NaOH en una proporción de 20:14. A continuación, se añadieron óxido de propileno y clorometano y se mezclaron completamente en una proporción de 80:16. A continuación, la pasta completamente mezclada se calentó a 60 °C durante 90 minutos y reaccionó durante 5,5 h. Finalmente, se obtuvo el producto final después de la descarga y el post-tratamiento. El grado de sustitución es de 0,58 para el metilo y de 1,58 para el hidroxipropilo.

El producto final se disuelve rápidamente en etanol anhidro. Forma una solución transparente, incolora y viscosa. También es soluble en agua y tiene una temperatura de gel de 43°C en agua.

Hemos estado desarrollando nuevas tecnologías y procesos para cumplir con los requisitos específicos de diversos campos. Por ejemplo, explorar procesos de producción continua para HPMC. Además de la hidroxialquil metilcelulosa, se han desarrollado otros éteres híbridos. Se han desarrollado éteres híbridos solubles en agua de tres grupos que contienen tres sustituyentes. Son alquilo, carboximetilo e hidroxialquilo, por ejemplo, hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC).

Los métodos Zeisser mejorados o las técnicas cromatográficas permiten el análisis de sus grupos metoxi e hidroxialquilo.

III. ¿En qué campos se puede utilizar HPMC?

1. Industria de la construcción. Como agente de retención de agua y retardador de mortero de cemento para realizar bombeo de mortero. Se puede utilizar para yeso, yeso, masilla en polvo u otros materiales de construcción.

Es eficaz como aditivo de los adhesivos para mejorar la aplicabilidad y prolongar el tiempo de operatividad. También puede reducir la cantidad de cemento utilizado para pegar baldosas y mármol. Así como para decoraciones de plástico y para pegar refuerzos. La propiedad de retención de agua de la hidroxipropilmetilcelulosa hace que la pasta no se agriete después de la aplicación. Porque se seca demasiado rápido y mejora la resistencia después del endurecimiento.

2. Industria de fabricación de cerámica. Es muy utilizado como aglutinante en la fabricación de productos cerámicos.

3. Industria de recubrimientos. Como espesante, dispersante y estabilizador en la industria de recubrimientos. Es compatible con agua o disolventes orgánicos como decapante.

4. Impresión a tinta. Como espesante, dispersante y estabilizador en la industria de las tintas, con buena solubilidad en agua o disolventes orgánicos.

5. Plásticos. Como desmoldeante, suavizante, lubricante, etc.

6. Policloruro de vinilo. Se utiliza como dispersante en la producción de cloruro de polivinilo. Y es el principal auxiliar para la preparación de PVC por polimerización en suspensión.

7. Otro. También se utiliza en la industria de productos de papel de cuero, conservación de frutas y verduras, industria textil, etc.

8. Industria farmacéutica. Materiales de recubrimiento, materiales de película, materiales poliméricos de control de velocidad para formulaciones de liberación lenta, estabilizadores, auxiliares de suspensión, aglutinantes de tabletas y potenciadores de la viscosidad.