羥丙基甲基纖維素的生產(chǎn)工藝及應(yīng)用

1、1 產(chǎn)品柢況纖維素就是一類重要的水溶性高分子化合物,是以天然纖維素(Q-纖維素.包括棉短絨或木槳和) 經(jīng)過(guò)堿化.酸化反應(yīng)而生成的一系列產(chǎn)品的總稱。纖維素酸分為離子型和非離子型兩類產(chǎn)品.離子型產(chǎn)品 主要是浚甲基纖維素(CMC) .非離子型產(chǎn)品包括甲基纖維素(£)、羥丙基甲基纖維素(HPYC)、乙基纖維 素(EC)、羥乙基纖維素(HEC)、羥丙基纖維素(HPC)等。HPMC禺水溶性非離子型纖維素酸,是甲基纖維素3C)中部分甲氧基被羥丙氧基置換時(shí)得到的產(chǎn) 物。UPMC為白色粉末,無(wú)味.無(wú)臭.無(wú)毒在人體完全無(wú)變化而排出體外。該品易溶于水,但不溶于熱 水。水溶液為無(wú)色透明粘稠物。HPMC具有優(yōu)

2、良的增稠、乳化、成腆、分散、保護(hù)膠體、保持水分、粘 合、耐酸堿,抗磐等性能，廣泛用于建筑、涂料、醫(yī)藥、食品、紡織、油田、化妝品.洗滌劑、鎏、油墨及 化學(xué)聚合反應(yīng)過(guò)程中。1生產(chǎn)工藝HPMC制造主要由棉絨緘處理、羥丙基化、甲基化等三個(gè)反應(yīng)來(lái)完成的。在近幾年出現(xiàn)的各種技 術(shù)方只僅僅集中在完善與改進(jìn)各個(gè)單元糠作方面。一般都用棉絨為原料，用50%的氫氧化鈉水溶液進(jìn)行緘 性處理，得到纖維素鈉鹽，在進(jìn)行羥丙基化和甲基化操作。最近常用的羥丙基化試劑是氧化丙埔，而在 70年代也有用丙陣作羥丙基化試劑的報(bào)道。甲基化試劑一般都采用氯甲烷，在早期也有用謨甲烷、硫酸 二甲胎的報(bào)道。評(píng)價(jià)：HPYC性能的指標(biāo)是甲基取代度，

3、酸化效率，聚合度，粘度等。各種新工藝方法的出現(xiàn)， 均是圍繞著改進(jìn)某些工藝路線，提高某些指標(biāo)水平而進(jìn)行的。纖維素能類生產(chǎn)工藝有其共性,即精制棉或木漿經(jīng)液體燒堿浸液,壓榨除去多余的堿液.得到堿纖 維索.再加入溶劑.酸化劑,在一定溫度、壓力下進(jìn)行醒化反應(yīng),反應(yīng)終點(diǎn)以所需乾化度為準(zhǔn)然后經(jīng)中和洗 滌、干燥,粉碎等得成品。HPMC的生產(chǎn)采用氯甲烷和環(huán)氧丙烷作為醍化劑.其化學(xué)反應(yīng)方程是：Rcell - 0H+ NaOU+ CII3C1 + CH20CHCH3-Reel! - 0 - CH20HCHCH3 + NaCl + H20髓化工藝大體上可分為兩大類，一類是一步醍化法，即使羥丙基化反應(yīng)和甲基化反應(yīng)同時(shí)進(jìn)

4、行， 這是早期采用的方法，仍然是現(xiàn)在制備HPNC的重要方法。另一類是分步酸化法，即將羥丙基化操作和甲 基化操作分開(kāi)進(jìn)行，這樣得到的產(chǎn)品某些指標(biāo)較好。L1一步酸化法實(shí)例1:粉末狀棉絨與50%氫氧化鈉水溶液在60(時(shí)混合，在反應(yīng)器壓力為2.26X10 %Pa情況 下，連續(xù)通入環(huán)氧丙蟀。在通過(guò)組成為52%甲酰，43%氯甲烷與5%環(huán)氧丙烷混合氣體。再次加入5啖氫氧 化鈉溶液，并混合之。繼續(xù)通入氯丙烷，在80t反映lh°反應(yīng)產(chǎn)物羥丙基甲基纖維素的甲基取代度為 20. 2%,羥丙基取代度為25.4%,不溶物V0.05%。在反應(yīng)中，氯甲烷的轉(zhuǎn)化率為53. 8%,環(huán)丙甲烷的轉(zhuǎn)化 率為 42. 6%(

5、>實(shí)例2：將粉末狀纖維素，50%氫氧化鈉水溶液，氧化丙烯和氯甲烷依次加入反應(yīng)器，在8（rc保持 30min,壓力維持在2.07IPa.反應(yīng)產(chǎn)物HPYC,具有甲基取代度為27.5%,羥丙基取代度為6. 5%,粘度為 14, 000Cp（2%水溶液）。實(shí)例3：將5妙氫氧化鈉水溶液噴灑在棉絨上，并加熱到85七，加入氧化丙埔、氟甲烷，繼續(xù)加 熱，直到反應(yīng)完全。結(jié)果可得含有甲基取代度為17.0樂(lè)羥丙基取代度為24.8%的羥丙基甲基纖維素。在 反應(yīng)中，甲基轉(zhuǎn)化率為37.既，氧化丙烯轉(zhuǎn)化率為26. 2%。L 2分步酸化法實(shí)例4：首先使纖維素粉末與氧化丙烯在氮?dú)饬髦蟹从?h.反應(yīng)溫度為30601。然后再

6、用氯甲 烷處理5h.反應(yīng)溫度為3580C。得到羥丙基取代度為23.5%的羥丙基甲基纖維素實(shí)例5：先使堿性纖維素粉末與氧化丙用在鹵代母存在時(shí)發(fā)生反應(yīng)，然后再在氫氧化鈉存在下， 與氯甲烷反應(yīng)得到羥丙基甲基纖維素。該反應(yīng)中，氧化丙埔與氯甲烷的轉(zhuǎn)化率分別是42.6%與4L0K生產(chǎn)HPMC的關(guān)鍵設(shè)備是反應(yīng)器、干燥器、造粒機(jī)、粉碎機(jī)等。生產(chǎn)HPMC的主要原材料是精制 棉、氫氧化鈉、氨甲烷、環(huán)氧丙烷等。消耗定額見(jiàn)下表。表3原身料消耗定額一覽表名稱規(guī)格單耗（噸產(chǎn)品）精制棉含水W6 %0. 93t氫氧化鈉250 %1. 15t氯甲烷299 %0. 75t環(huán)氧丙烷299 %0. 25t2性質(zhì)水溶性：HPMC是水溶

7、性高分子之一，其水溶性與甲氧基的含量有關(guān)，當(dāng)甲氧基含量低時(shí)，能溶于 強(qiáng)堿、無(wú)熱力學(xué)膠凝點(diǎn)。隨著甲氧基含量的升高，其對(duì)水的溶脹性顯得更為敏感，并能溶于稀堿、弱堿。 當(dāng)甲氧基含量38七時(shí)，則能溶于水，并且還能溶于鹵代燃。如果將高碘酸加入HPMC時(shí)，則川訓(xùn)C會(huì)迅速 在水中分散，而不至于產(chǎn)生難溶的結(jié)塊性物質(zhì)。這主要應(yīng)歸功于高碘酸具有分散精元上處于鄰位的二羥基 之故。毒性：大量的動(dòng)物喂養(yǎng)實(shí)駿表明，HPMC毒性甚微。HPM按羥丙基取代度的大小，可分為高取代度 （H-HPMC）,中取代度（M-HPMC）與低取代度（L-HPMC）.經(jīng)對(duì)這三類HPMC的急性毒性試驗(yàn)表明，老鼠口服劑 量為0.5、1.5、10g/

8、kg時(shí)，結(jié)果證明，低用量時(shí)，無(wú)副作用，高用量時(shí)與未用HPMC喂養(yǎng)的老就，增加體 重略少一些，但其它生理功能正常。因此，美國(guó)聯(lián)邦政府食品、醫(yī)藥、化妝品局允許將HPYC直接加入糖 果中。經(jīng)粘度測(cè)定實(shí)驗(yàn)、經(jīng)典光散射法、超高速離心實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，HPMC的特性與其分子中有一水合的馥機(jī) 基因的結(jié)構(gòu)相符合。降解性：可用含0.00001%5。與0.0001%5。整合劑的充氧水溶性介質(zhì)處理，可使HPMC發(fā)生降 解作用。這在環(huán)境保護(hù)方面，有重要意義。3應(yīng)用按HPMC在國(guó)民經(jīng)濟(jì)與生活的各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用情況，分別敘述之。3.1在醫(yī)藥工業(yè)中的應(yīng)用在分散型制劑中的應(yīng)用。分散型制劑包括注射劑、服劑、外用藥等。為了適應(yīng)治療的不同

9、要求，通 常把藥物做成上述各種不同的劑型，例如：分散型制劑、片劑、顆粒劑、丸劑等。處方例1嗜氧嘎嗪250份乙二胺四乙酸鈉鹽磷酸氫二鈉500份氯化茉甲酰胺氯化鈉2, 500 份300份處方例2 （含解酸劑的口服劑）含鎂硅酸鹽鋁酸鹽甘氨酸0.9份0. 1份9.0份苯甲酸鈉0. 05 份食用香料上述配比，加水配成100ml溶液。處方例3 （含葵烯齪的藥物，在水中具有很好的分散劑）HPMC：葵烯豳0.05： 15. 735 份184份20份60份0.3份19.1 份2.0份95.4 份420份450.4 份0.3份100份50份50份HPMC還可用于鹽的顆粒制造中，作為粘合劑加入。期解劑：在不溶性肖族

10、藥物中，加入HPMC.可以較快地移放留族物質(zhì)，增加其生物活性，減少用藥量，保 證人體血液中所需的管族物質(zhì)的濃度，達(dá)到治療目的。藥物的包衣：處方例1：漠麥角環(huán)肽（多巴股拮抗劑）甲磺酸澳麥角環(huán)肽乳精甘油三棕稠鑿HPMC其它在人造血漿、人造唾液、翔帶中均能應(yīng)用3.2 在建筑行業(yè)中的應(yīng)用府作安瓦的粘合劑HPMC珍珠巖脂肪酰成與環(huán)狀硫代物粘土硅石調(diào)料（22 u）水用在無(wú)機(jī)磚、瓦、石或水泥粘接的水泥中HPMC （分散度為1.3）卡特蘭水泥二氧化硅砂水用在麥硅（瓦）與混凝土板面粘合水昵的添加劑時(shí):水泥砂HPMC葡萄糖酸鈣水100份200份0.5份0.2份50份還可用作高強(qiáng)度水泥建筑材料添加劑:100份15份

11、卡特蘭水昵 石棉 聚乙烯醉塔維 硅酸鈣粘土HPMC0.5份32份0.8份用作墻紙粘合劑將6gHpMC溶于500g水中，配成溶液（I ）,然后將17dgHPMC與1, 321g甲障混合配成溶液（H），最后將（1與（II）混合，即得粘合劑，粘度（20T）為32PaS,能在80g/nf紙上涂上5g固體/m用作電器元件粘合劑HPMC可用于粘結(jié)Ni電極柵極，該柵極對(duì)于粘合劑涂層有良好的粘合性。殿基集10份MC （甲基纖維素）0.3份HPMC0. 3 份3.3 在涂料工業(yè)中的應(yīng)用HPMC可作為掩蔽劑涂在電學(xué)裝置上，也可添加在聚眥膜層中，該膜層可增加聚隈織布印花的熱傳 遞效率；它還能作為鋼鐵涂料組份，隨后用

12、硅酸鹽處理，可以防止腐蝕；它用于籟樹(shù)脂涂料的配方如下：HPYC (甲基取代度22%,羥丙基取代度8%, 份聚乙埔乙二醇二硬酸胎(HLB16.0)十二烷基破酸 鈉酸酸 鈉1份揩 酸1份水412份過(guò)疏酸彼 份乙烯/乙烯基乙 酸該方法粘度為4, 600cP,若不用HPMC,僅為800cP,lOOcP) 612份3份用于PVC的涂料組份硅膠L-l(l5niy)Snowtex-20L (45m y)份0.5400份使該涂層有較好的抗流掛能力。L0份1.0HPMCl.0份水80份乙德20份該涂料具有較強(qiáng)的粘結(jié)性、透明，具有較好的防霧性能。3.4 在食品工業(yè)中的應(yīng)用在食品中使用水溶性高分子，可以賦予其某些功能，改善其性質(zhì)。它在食品中宜作為秘定劑、粘 合劑.增弼劑、成膜劑。干食品的快速再水化：將24gHP、IC在加熱下溶于1, 000g水中，再加入200g脫水并粉碎過(guò)的洋 蔥，5min后，可再水化將全部水吸收。用作食品面膜：可防止食品中的水分揮發(fā)，并抵制微生物對(duì)食品的侵害，防止食品腐敗變質(zhì)，保 持食品的外觀與新鮮。用作食品的粘合劑與穩(wěn)定劑：HPMC加入食品，能使食品造型優(yōu)美，防止食品香味的散失，提高食 品質(zhì)量。3.5