羟丙基甲基纤维素的生产工艺及应用

1、1产品概况纤维素醚是一类重要的水溶性高分子化合物，是以天然纤维素a -纤维素，包括棉短绒或木桨粕经过碱化、醚化反响而生成的一系列产品的总称。纤维素醚分为离子型和非离子型两类产品，离子型产品主要是羧甲基纤维素CMC,非离子型产品包括甲基纤维素MC、羟丙基甲基纤维素HPMC、乙基纤维素 EC、羟乙基纤维素HEC、羟丙基纤维素HPC等。HPMC属水溶性非离子型纤维素醚,是甲基纤维素MC中局部甲氧基被羟丙氧基置换时得到的产物。HPMC为白色粉末，无味,无臭,无毒，在人体内完全无变化而排出体外。该品易溶于水，但不溶于热水。水溶液为无色透明粘稠物。HPMC具有优良的增稠、乳化、成膜、分散、保护胶体、保持水

2、分、粘合、耐酸碱，抗酶等性能，广泛用于建筑、涂料、医药、食品、纺织、油田、化装品、洗涤剂、陶瓷、油墨及化 学聚合反响过程中。1生产工艺HPMC造主要由棉绒碱处理、羟丙基化、甲基化等三个反响来完成的。在近几年岀现的各种技术 方只仅仅集中在完善与改进各个单元操作方面。一般都用棉绒为原料，用50%勺氢氧化钠水溶液进行碱性处理，得到纤维素钠盐，在进行羟丙基化和甲基化操作。最近常用的羟丙基化试剂是氧化丙烯，而在70年代也有用丙醇作羟丙基化试剂的报道。甲基化试剂一般都采用氯甲烷，在早期也有用溴甲烷、硫酸二甲酯 的报道。评价：HPM性能的指标是甲基取代度，醚化效率，聚合度，粘度等。各种新工艺方法的出现，均

3、是围绕着改进某些工艺路线，提高某些指标水平而进行的。纤维素醚类生产工艺有其共性，即精制棉或木浆经液体烧碱浸渍，压榨除去多余的碱液，得到碱纤 维素,再参加溶剂，醚化剂，在一定温度、压力下进行醚化反响 ，反响终点以所需醚化度为准，然后经中和洗 涤、枯燥，粉碎等得成品。HPMC勺生产采用氯甲烷和环氧丙烷作为醚化剂，其化学反响方程是：Rcell - OH+ NaOH+ CH3C1 + CH2OCHCH3Rcell - O - CH2OHCHCH3 + NaCl + H2O醚化工艺大体上可分为两大类，一类是一步醚化法，即使羟丙基化反响和甲基化反响同时进行，这是早期采用的方法，仍然是现在制备HPMC勺重要

4、方法。另一类是分步醚化法，即将羟丙基化操作和甲基化操作分开进行，这样得到的产品某些指标较好。实例1:粉末状棉绒与50%氢氧化钠水溶液在 60 CX 10-4MPa情况下，连续通入环氧丙烯。在通过组 成为52%甲醚，43%氯甲烷与5%环氧丙烷混合气体。再次参加50%氢氧化钠溶液，并混合之。继续通入氯丙烷，在80 C反映1h。反响产物羟丙基甲基纤维素的甲基取代度为20.2%，羟丙基取代度为25.4%，不溶物V0.05%。在反响中，氯甲烷的转化率为53.8%，环丙甲烷的转化率为 42.6%。实例2:将粉末状纤维素，50%氢氧化钠水溶液，氧化丙烯和氯甲烷依次参加反响器，在80C保持30min，压力维持

5、在2.07MPa.反响产物HPMC具有甲基取代度为 27.5%，羟丙基取代度为 6.5%，粘度为14, 000Cp2%水溶液。实例3:将50%a氧化钠水溶液喷洒在棉绒上， 并加热到85C，参加氧化丙烯、氯甲烷，继续加热， 直到反响完全。结果可得含有甲基取代度为 17.0%，羟丙基取代度为24.8%的羟丙基甲基纤维素。在反响中， 甲基转化率为37.8%，氧化丙烯转化率为 26.2%。实例4 :首先使纤维素粉末与氧化丙烯在氮气流中反映3h,反响温度为3060 C。然后再用氯甲烷处理5h,反响温度为3580C。得到羟丙基取代度为 23.5%的羟丙基甲基纤维素实例5 :先使碱性纤维素粉末与氧化丙烯在卤

6、代烃存在时发生反响，然后再在氢氧化钠存在下，与氯甲烷反响得到羟丙基甲基纤维素。该反响中，氧化丙烯与氯甲烷的转化率分别是42.6%与41.0%。生产HPMC的关键设备是反响器、 枯燥器、造粒机、粉碎机等。生产HPMC的主要原材料是精制棉、 氢氧化钠、氯甲烷、环氧丙烷等。消耗定额见下表。表3原材料消耗定额一览表名称规格单耗吨产品精制棉含水w 6 %0. 93t氢氧化钠 50 %1. 15t氯甲烷 99 %0. 75t环氧丙烷 99 %0. 25t2性质水溶性：HPMC1水溶性高分子之一，其水溶性与甲氧基的含量有关，当甲氧基含量低时，能溶于 强碱、无热力学胶凝点。随着甲氧基含量的升高，其对水的溶胀性

7、显得更为敏感，并能溶于稀碱、弱碱。 当甲氧基含量38 C时，那么能溶于水，并且还能溶于卤代烃。如果将高碘酸参加HPM时，那么HPMC会迅速在水中分散，而不至于产生难溶的结块性物质。这主要应归功于高碘酸具有分散糖元上处于邻位的二羟基 之故。毒性：大量的动物喂养实验说明，HPMC毒性甚微。HPM按羟丙基取代度的大小，可分为高取代度H-HPMC,中取代度M-HPMC与低取代度L-HPMC.经对这三类HPM啲急性毒性试验说明， 老鼠口服剂量 为0.5、1.5、10g/kg时，结果证明，低用量时，无副作用，高用量时与未用HPMC畏养的老鼠，增加体重略少一些，但其它生理功能正常。因此，美国联邦政府食品、医

8、药、化装品局允许将HPM直接参加糖果中。 经粘度测定实验、经典光散射法、超高速离心实验发现，HPMC1勺特性与其分子中有一水合的随机基因的结构相符合。降解性：可用含 0.00001%5?与0.0001%5?螯合剂的充氧水溶性介质处理，可使HPMC发生降解作用。这在环境保护方面，有重要意义。3应用按HPMC在国民经济与生活的各个领域中的应用情况，分别表达之。在医药工业中的应用在分散型制剂中的应用。分散型制剂包括注射剂、内服剂、外用药等。为了适应治疗的不同要求 通常把药物做成上述各种不同的剂型，例如：分散型制剂、片剂、颗粒剂、丸剂等。处方例1吡氧噻嗪乙二胺四乙酸钠盐磷酸氢二钠氢化苯甲酰胺氯化钠HP

9、MC处方例2含解酸剂的口服剂含镁硅酸盐铝酸盐甘氨酸HPMC蔗糖苯甲酸钠250份5份500份10份2， 500 份300份假设干食用香料 上述配比，加水配成100ml溶液HPMC:葵烯醌0.05 : 1HPM还可用于VB盐的颗粒制造中，作为粘合剂参加。崩解剂：在不溶性甾族药物中，参加HPMC可以较快地释放甾族物质，增加其生物活性，减少用药量，保证人体血液中所需的甾族物质的浓度，到达治疗目的。药物的包衣：处方例1 :溴麦角环肽多巴胺拮抗剂甲磺酸溴麦角环肽乳糖184份甘油三棕榈酯20份HPMC60份其它在人造血浆、人造唾液、绷带中均能应用 在建筑行业中的应用用作陶瓷瓦的粘合剂HPMC珍珠岩脂肪酰胺与

10、环状硫代物粘土硅石调料22卩420份水用在无机砖、瓦、石或水泥粘接的水泥中HPMC分散度为1.3卡特兰水泥100份二氧化硅砂50份50份100份200份50份100份5份1份15份32份174gHPM与 1，321g甲醇混合配成溶液H，最后 为32Pa- S,能在80g/就纸上涂上5g固体/就。水用在瓷硅瓦与混凝土板面粘合水泥的添加剂时：水泥砂HPMC葡萄糖酸钙水还可用作高强度水泥建筑材料添加剂 ：卡特兰水泥石棉聚乙烯醇绺维硅酸钙粘土水HPMC用作墙纸粘合剂将6gHPMC溶于500g水中，配成溶液I，然后将 将I与H混合，即得粘合剂，粘度20C用作电器元件粘合剂HPM可用于粘结Ni电极栅极，该

11、栅极对于粘合剂涂层有良好的粘合性。羰基镍10份MC甲基纤维素HPMC水14份在涂料工业中的应用HPMC可作为掩蔽剂涂在电学装置上，也可添加在聚醚膜层中，该膜层可增加聚醚织布印花的热传 递效率；它还能作为钢铁涂料组份，随后用硅酸盐处理，可以防止腐蚀；它用于氟树脂涂料的配方如下：HPMC甲基取代度22%羟丙基取代度8%粘度100CP6份聚乙烯乙二醇二硬酸酯HLB16.012份十二烷基磺酸钠3份钠醋酸1份酸醋1份水412份铵过硫酸乙烯/乙烯基乙酸400份该方法粘度为4， 600CP，假设不用HPMC仅为800CP，使该涂层有较好的抗流挂能力用于PVC的涂料组份硅胶L-115m卩Snowtex-20L 45m 卩HPMC水80份乙醇20份该涂料具有较强的粘结性、透明，具有较好的防雾性能。在食品工业中的应用在食品中使用水溶性高分子，可以赋予其某些功能，改善其性质。它在食品中宜作为稳定剂、粘合 剂、增稠剂、成膜剂。干食品的快速再水化： 将24gHPM在加热下溶于1，000g水中，再参加200g脱水并粉碎过的洋葱， 5min后，可再水化将全部水吸收。用作食品面膜：可防止食品中的水分挥发，并抵抗微生物对食品的侵害，防止食品腐败变质，保持 食品的外观与新鲜。用作食品的粘合剂与稳定剂：HPMC参加食品，能使食品造型优美，防止食品香味的散失，提高食品质量。在日用化工