하이드록시프로필 메틸 셀룰로오스 에테르 기술

하이드록시프로필 메틸 셀룰로오스 에테르는 알칼리화 및 에테르화 변형을 통해 천연 셀룰로오스에서 얻은 냉수에 용해되는 일종의 비극성 셀룰로오스 에테르입니다.

키워드:히드록시프로필 메틸셀룰로오스 에테르;알칼리화 반응;에테르화 반응

1. 기술

천연 셀룰로오스는 물과 유기용제에 녹지 않으며 빛, 열, 산, 염분 및 기타 화학 매체에 안정적이며 묽은 알칼리 용액에 적셔 셀룰로오스의 표면을 변화시킬 수 있습니다.

하이드록시프로필 메틸 셀룰로오스 에테르는 천연 셀룰로오스에서 알칼리화 및 에테르화 변형을 통해 얻은 일종의 비극성 냉수용성 셀룰로오스 에테르입니다.

2. 주요 화학 반응식

2.1 알칼리화 반응

셀룰로오스와 수산화나트륨의 반응에는 두 가지 가능성이 있습니다. 즉, 서로 다른 조건에 따라 분자 화합물인 R – OH – NaOH를 생성합니다.또는 금속 알코올 화합물 R – ONa를 생성합니다.

대부분의 학자들은 셀룰로오스가 농축된 알칼리와 반응하여 고정된 물질을 형성한다고 믿고 있으며, 각각 또는 두 개의 포도당 그룹이 하나의 NaOH 분자와 결합한다고 생각합니다(반응이 완료되면 하나의 포도당 그룹이 세 개의 NaOH 분자와 결합됨).

C6H10O5 + NaOH→C6H10O5 NaOH 또는 C6H10O5 + NaOH→C6H10O4 ONa + H2O

C6H10O5 + NaOH→(C6H10O5) 2 NaOH 또는 C6H10O5 + NaOH→C6H10O5 C6H10O4 ONa + H2O

최근 일부 학자들은 셀룰로오스와 농축 알칼리의 상호작용이 동시에 두 가지 효과를 나타낼 것이라고 믿고 있습니다.

구조에 관계없이 셀룰로오스와 알칼리의 작용 후에 셀룰로오스의 화학적 활성이 바뀔 수 있으며, 다양한 화학 매질과 반응하여 의미 있는 종을 얻을 수 있습니다.

2.2 에테르화 반응

알칼리화 후 활성 알칼리 셀룰로오스는 에테르화제와 반응하여 셀룰로오스 에테르를 형성합니다.사용되는 에테르화제는 염화메틸과 산화프로필렌입니다.

수산화나트륨은 촉매 역할을 합니다.

n과 m은 각각 셀룰로오스 단위의 하이드록시프로필과 메틸의 치환도를 나타냅니다.m + n의 최대 합은 3입니다.

위에서 언급한 주요 반응 외에도 다음과 같은 부반응도 있습니다.

CH2CH2OCH3 + H2O→HOCH2CH2OHCH3

CH3Cl + NaOH→CH3OH + NaCl

3. 히드록시프로필 메틸셀룰로오스 에테르의 공정 설명

하이드록시프로필 메틸 셀룰로오스 에테르(줄여서 “셀룰로오스 에테르”)의 공정은 대략 6가지 공정, 즉 원료 분쇄, (알칼리화) 에테르화, 용매 제거, 여과 및 건조, 분쇄 및 혼합, 완제품 포장으로 구성됩니다.

3.1 원료 준비

시중에서 구매한 천연 짧은 보푸라기 셀룰로오스는 분쇄기를 통해 분말로 분쇄되어 후속 가공이 용이합니다.고체 알칼리 (또는 액체 알칼리)를 녹여 준비하고 약 90 ℃로 가열합니다.°C를 사용하여 50% 가성소다 용액을 만듭니다.반응 메틸 클로라이드, 프로필렌 옥사이드 에테르화제, 이소프로판올 및 톨루엔 반응 용매를 동시에 준비하십시오.

또한 반응 과정에는 뜨거운 물, 순수한 물과 같은 보조 재료가 필요합니다.전력을 보조하려면 증기, 저온 냉각수, 순환 냉각수가 필요합니다.

에테르화된 셀룰로오스를 제조하는 주요 원료로는 쇼트 린터, 염화메틸, 프로필렌옥사이드 에테르화제가 있으며, 쇼트 린터가 다량으로 사용된다.메틸클로라이드와 프로필렌옥사이드는 에테르화제로 반응에 참여하여 천연셀룰로오스를 변성시키며 사용량은 많지 않습니다.

용제(또는 희석제)로는 톨루엔, 이소프로판올이 주로 포함되며, 기본적으로는 소비되지 않으나 동반 및 휘발 손실을 고려하면 생산량에 약간의 손실이 있고 사용량도 매우 적다.

원료 준비 공정에는 원료 탱크 구역과 부속 원료 창고가 있습니다.톨루엔, 이소프로판올, 아세트산(반응물의 pH 값을 조정하는 데 사용)과 같은 에테르화제 및 용매는 원료 탱크 영역에 저장됩니다.짧은 보푸라기의 공급은 충분하며 시장에서 언제든지 제공할 수 있습니다.

분쇄된 짧은 보풀은 사용을 위해 카트와 함께 작업장으로 보내집니다.

3.2(알칼리화) 에테르화

(알칼리성) 에테르화는 셀룰로오스의 에테르화 과정에서 중요한 공정이다.이전 생산 방식에서는 2단계 반응이 별도로 진행됐다.이제 공정이 개선되어 2단계 반응이 한 단계로 결합되어 동시에 수행됩니다.

먼저 에테르화 탱크를 진공화하여 공기를 제거한 다음 질소로 교체하여 탱크에 공기가 없도록 만듭니다.준비된 수산화나트륨 용액을 넣고 일정량의 이소프로판올과 톨루엔 용매를 넣고 교반을 시작한 후 짧은 탈지면을 넣고 순환수를 틀어 식힌 후 온도가 일정 수준으로 떨어진 후 저속을 켠다. 온도 물을 낮추어 시스템 재료 온도를 약 20으로 떨어뜨립니다.℃, 일정 시간 동안 반응을 유지하여 알칼리화가 완료되도록 합니다.

알칼리화 후, 고단 계량 탱크에서 계량된 에테르화제인 염화메틸과 산화프로필렌을 첨가하고 계속 저어주고 증기를 사용하여 시스템 온도를 거의 70°C까지 올립니다.℃~ 80℃그런 다음 뜨거운 물을 사용하여 계속 가열 및 유지합니다. 반응 온도를 조절한 후 반응 온도 및 반응 시간을 조절하고 일정 시간 동안 교반 및 혼합하면 작업을 완료할 수 있습니다.

반응은 약 90에서 수행됩니다.°C 및 0.3MPa.

3.3 용해

위에서 언급한 반응된 공정 물질은 탈용제 장치로 보내지고, 물질은 탈거되고 증기로 가열되며, 톨루엔과 이소프로판올 용매는 증발 및 회수되어 재활용됩니다.

증발된 용매는 먼저 냉각되어 순환수와 부분적으로 응축된 후 저온수와 응축되며 응축액 혼합물은 액층과 분리기로 들어가 물과 용매를 분리합니다.상층의 톨루엔과 이소프로판올의 혼합용매의 비율을 조절합니다.직접 사용하시고, 하층의 물과 이소프로판올 용액은 탈용제 장치에 반납하여 사용하십시오.

탈용매 후 반응물에 아세트산을 첨가하여 과량의 수산화나트륨을 중화시킨 후 뜨거운 물로 세척하고, 열수에 셀룰로오스에테르의 응고특성을 최대한 활용하여 셀룰로오스에테르를 세척한 후 반응물을 정제한다.정제된 물질은 다음 공정으로 보내져 분리 및 건조됩니다.

3.4 여과 및 건조

정제된 물질은 고압의 스크류 펌프에 의해 수평형 스크류 분리기로 보내져 자유수를 분리하고, 남은 고형물은 스크류 피더를 통해 에어드라이어로 유입되어 열풍과 접촉하여 건조된 후 사이클론을 통과하게 됩니다. 분리기와 공기 분리, 고체 물질은 후속 분쇄에 들어갑니다.

수평 나선형 분리기에 의해 분리된 물은 침전조에서 침전된 후 수처리조로 유입되어 혼입된 셀룰로오스를 분리합니다.

3.5 분쇄 및 혼합

건조 후 에테르화 셀룰로오스는 입자 크기가 고르지 않으므로 재료의 입자 크기 분포와 전체적인 외관이 제품 표준 요구 사항을 충족하도록 분쇄 및 혼합해야 합니다.

3. 6 완제품 포장

분쇄 및 혼합 작업 후에 얻은 물질은 완성된 에테르화 셀룰로오스이며, 포장하여 보관할 수 있습니다.

4. 요약

분리된 폐수에는 일정량의 염분, 주로 염화나트륨이 포함되어 있습니다.폐수를 증발시켜 염분을 분리하고, 증발된 2차 증기를 응축시켜 응축수를 회수하거나 직접 배출할 수 있습니다.분리된 염의 주성분은 염화나트륨인데, 이 역시 아세트산으로 중화되어 일정량의 아세트산나트륨을 함유하고 있다.재결정, 분리, 정제를 거쳐야만 산업적 이용가치가 있는 소금입니다.