羟丙基甲基纤维素质量和生产过程中哪些因素有关系
1、羟丙基甲基纤维素碱化过程对质量的影响碱化过程是 HPMC 生产中反应阶段的第一步反应,也是最关键的步骤之一,HPMC 产品内在质量的优劣很大程度上决定于碱化过程,而不是醚化过程,因为碱化效果直接影响醚化效果。羟丙基甲基纤维素与碱溶液相互作用生成碱纤维素,碱纤维素 有高度的反应性,在醚化反应中,醚化剂对纤维素的溶胀、渗透、醚化反应的主反应和副反应速率,反应均匀度以及最后产品性质等都与碱纤维素的形成及组成有 关,故碱纤维素的结构和化学性质是纤维素醚生产中的重要研究对象。
2 、温度对羟丙基甲基纤维素质量的影响在一定浓度的 KOH 水溶液中,羟丙基甲基纤维素对碱的吸附量及溶胀度随反应温度的降低而增加,例如,生成碱纤维素的产量随 KOH 浓度变化数据:18 ℃时为 15 %,10 ℃时为 8 %,5 ℃时为 4.2 %,此种趋势的机理在于碱纤维素的形成是一种放热反应过程,温度升高,羟丙基甲基纤维素对碱的吸附量减少,而碱纤维素的水解反应却大大增加,不利于碱纤维 素的生成,由上可见,降低碱化温度有利于碱纤维素的生成并抑制水解反应。
3 、添加物对羟丙基甲基纤维素质量的影响在纤维素-KOH-水系统中,添加物——盐对碱纤维素的形成有很大的影响。当 KOH 溶液的浓度低于 13 %时,纤维素对碱的吸附不受添加氯化钾盐的影响,当碱液浓度高于 13 %时,添加氯化钾后,纤维素对碱的表观吸附随氯化钾浓度增加而增加,而总的吸附量却在减少,同时水吸附大为增加,所以添加盐对纤维素的碱化及溶胀一般是不 利的,但是盐有抑制水解、调节系统游离水含量从而提高碱化和醚化效果的作用
4 、生产工艺对羟丙基甲基纤维素质量的影响目前我国羟丙基甲基纤维素生产企业多采用溶剂法的生产工艺,碱纤维素的制备及醚化过程均是在惰性有机溶剂中进行的,故原料精制棉需经过粉碎,获取较大的表面积及反应性能,以确保成品质量合格。
即将粉碎的纤维素与有机溶剂、碱溶液加到反应器内,在一定的温度和时间内,利用强大的机械搅拌,获取碱化均匀且降解少的碱纤维素。有机稀释溶剂(异丙醇、 甲苯等)存在一定的惰性,使得羟丙基甲基纤维素在形成过程放出均匀的热量,呈现阶梯式的释放进度,同时减少碱纤维素的水解反应向相反方向进行,从而得到质 量优异的碱纤维素,通常在此环节采用的碱液浓度高达50 %。
纤维素在碱液中浸渍后得到充分膨润和碱化均匀的碱纤维素,碱液对纤维素渗透溶胀较好,为后续的醚化反应打下很好的基础。典型的稀释剂主要有异丙醇、丙酮、 甲苯等,碱液溶度、稀释剂种类以及搅拌条件是影响碱纤维素组成的主要因素,如以异丙醇为稀释剂,纤维素与碱液混合时形成上下两层,上层由异丙醇、水组成, 下层由碱、少量异丙醇组成,分散于该体系中的纤维素在机械搅拌下充分与上下两液层接触,体系中的碱水平衡发生移动直到形成建纤维素。
作为一个典型的纤维素非离子型混合醚,羟丙基甲基纤维素基团含量在不同的大分子链上,即每个葡萄糖环位置不同的 C 上,甲基和羟丙基的分布比例具有较大的分散性与随机性,使得产品的质量稳定性难以得到保障。
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