Wie stellt man HPMC-Pulver her?

HPMC ist ein sehr beliebter Celluloseether, der in den Bereichen Bauwesen, Pharmazeutika, Alltagschemikalien, Lebensmittel usw. eine wichtige Rolle spielt. Wie wird nun HPMC-Pulver hergestellt? Die grundlegenden Schritte sind: Rohstoffaufbereitung, Alkalibehandlung, Veretherung, Methylierung, Hydroxypropylierung, Reinigung und Trocknung.

Vorbereitung des Rohmaterials

Die Herstellung von Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC)-Pulver beginnt mit Cellulose als Ausgangsmaterial. Übliche Quellen sind Zellstoff und Baumwoll-Linters. Da Zellstoff kostengünstig ist, wird er zunächst verarbeitet, um Lignin und andere nicht zellulosehaltige Bestandteile zu entfernen. Da Baumwoll-Linters einen hohen Zellulosegehalt aufweisen, ist die Viskosität bei der Verwendung von raffinierter Baumwolle als Rohstoff zur Herstellung von HPMC höher.

Alkalibehandlung

Die ausgewählte Zellulose wird mit einem Alkali, in der Regel Natriumhydroxid (NaOH), behandelt. Diese Behandlung dient zwei Hauptzwecken. Erstens bewirkt sie, dass die Zellulosefasern aufquellen. Während die Zellulose die Alkalilösung aufnimmt, werden die internen Wasserstoffbrückenbindungen innerhalb der Zellulosestruktur aufgebrochen. Diese physikalische Quellung ermöglicht ein besseres Eindringen der nachfolgenden Reaktanten. Zweitens wird die Zellulose chemisch aktiviert. Die Hydroxylgruppen (-OH) auf der Zellulose werden reaktionsfähiger, was für die nächste Stufe des Prozesses entscheidend ist.

Veretherung

Die Veretherung ist der wichtigste Schritt bei der Herstellung von HPMC. Dabei werden zwei wichtige Reagenzien verwendet: Methylchlorid (CH₃Cl) und Propylenoxid (C₃H₆O).

Methylierung

Methylchlorid reagiert mit der aktivierten Cellulose in einer nukleophilen Substitutionsreaktion. Das Chloratom in Methylchlorid wird durch eine Methylgruppe (-CH₃) an den Hydroxylgruppen der Cellulose ersetzt. Dieser Methylierungsschritt beeinflusst die Löslichkeit und die hydrophobe Beschaffenheit des Endprodukts.

Hydroxypropylierung

Propylenoxid reagiert mit den verbleibenden Hydroxylgruppen der Cellulose. Der Epoxidring des Propylenoxids öffnet sich, und eine Hydroxypropylgruppe (-CH₂CH(OH)CH₃) wird an die Zellulose gebunden. Dadurch erhält das HPMC seine Wasserlöslichkeit und andere nützliche Eigenschaften. Die Reaktion findet in einem Reaktionsgefäß statt, wobei die Temperatur in der Regel zwischen 50 und 100 °C liegt und der Druck je nach den Erfordernissen der Reaktion eingestellt wird. Die Reaktionszeit beträgt mehrere Stunden, um eine ordnungsgemäße Substitution zu gewährleisten.

Reinigung und Trocknung

Nach der Veretherungsreaktion enthält das Gemisch neben dem rohen HPMC auch nicht umgesetzte Chemikalien, Nebenprodukte und Salze. Es wird mit Wasser oder einem geeigneten Lösungsmittel gewaschen, um diese Verunreinigungen zu entfernen, und anschließend neutralisiert. Das gewaschene HPMC wird von der flüssigen Phase getrennt, z. B. durch Filtration oder Zentrifugation. Schließlich wird es getrocknet, häufig durch Sprühtrocknung. Bei der Sprühtrocknung wird das nasse HPMC in kleine Tröpfchen zerteilt und mit heißer Luft getrocknet, so dass ein feines Pulver mit einheitlicher Partikelgröße entsteht.

Zusammenfassung

Die Produktion und Herstellung von HPMC erfordert bestimmte Voraussetzungen. Kleine Werkstätten mit entsprechender Ausrüstung können es auch herstellen, aber die Qualität kann nicht garantiert werden. Um hochwertiges HPMC-Pulver zu finden, brauchen Sie die Unterstützung von reguläre HPMC-Hersteller!