Miten HPMC-jauhetta valmistetaan?

HPMC on erittäin suosittu selluloosaeetteri, jolla on tärkeä rooli muun muassa rakentamisen, lääkkeiden, päivittäisten kemikaalien ja elintarvikkeiden alalla. Miten HPMC-jauhetta valmistetaan? Perusvaiheet ovat: raaka-aineen valmistelu, alkalikäsittely, eetteröinti, metylointi, hydroksipropylointi, puhdistus ja kuivaus.

Raaka-aineen valmistelu

Hydroksipropyylimetyyliselluloosa (HPMC) -jauheen valmistus alkaa selluloosasta perusmateriaalina. Yleisiä lähteitä ovat puumassa ja puuvillalinterit. Koska puumassa on kustannustehokasta, se käsitellään ensin ligniinin ja muiden selluloosaan kuulumattomien ainesosien poistamiseksi. Puuvillalinttereiden selluloosapitoisuus on korkea, joten jos HPMC:n raaka-aineena käytetään puhdistettua puuvillaa, viskositeetti on korkeampi.

Alkalikäsittely

Valittu selluloosa käsitellään emäksellä, yleensä natriumhydroksidilla (NaOH). Tällä käsittelyllä on kaksi pääasiallista tarkoitusta. Ensinnäkin se saa selluloosakuidut turpoamaan. Kun selluloosa imee itseensä alkaliliuosta, selluloosan rakenteen sisäiset vetysidokset rikkoutuvat. Tämä fyysinen turpoaminen mahdollistaa myöhempien reaktioaineiden paremman tunkeutumisen. Toiseksi se aktivoi selluloosan kemiallisesti. Selluloosan hydroksyyliryhmistä (-OH) tulee reaktiivisempia, mikä on ratkaisevan tärkeää prosessin seuraavassa vaiheessa.

Eetteröinti

Eetteröinti on tärkein vaihe HPMC:n valmistuksessa. Tässä käytetään kahta keskeistä reagenssia: metyylikloridia (CH₃Cl) ja propeenioksidia (C₃H₆O).

Metylaatio

Metyylikloridi reagoi aktivoidun selluloosan kanssa nukleofiilisessä substituutioreaktiossa. Metyylikloridin klooriatomi korvautuu selluloosan hydroksyyliryhmien metyyliryhmällä (-CH₃). Tämä metylointivaihe vaikuttaa lopputuotteen liukoisuuteen ja hydrofobiseen luonteeseen.

Hydroksipropylointi

Propyleenioksidi reagoi selluloosan jäljellä olevien hydroksyyliryhmien kanssa. Propyleenioksidin epoksidirengas aukeaa, ja hydroksipropyyliryhmä (-CH₂CH(OH)CH₃) kiinnittyy selluloosaan. Tämä antaa HPMC:lle vesiliukoisuuden ja muita hyödyllisiä ominaisuuksia. Reaktio tapahtuu reaktioastiassa, jossa lämpötila pidetään yleensä 50-100 °C:n välillä ja paine säädetään reaktiovaatimusten mukaan. Reaktioaika on useita tunteja asianmukaisen korvautumisen varmistamiseksi.

Puhdistus ja kuivaus

Eetteröintireaktion jälkeen seos sisältää reagoimattomia kemikaaleja, sivutuotteita ja suoloja sekä raakaa HPMC:tä. Se pestään vedellä tai sopivalla liuottimella näiden epäpuhtauksien poistamiseksi ja neutraloidaan. Pesty HPMC erotetaan nestefaasista esimerkiksi suodattamalla tai sentrifugoimalla. Lopuksi se kuivataan, usein suihkukuivaamalla. Suihkutuskuivauksessa märkä HPMC muuttuu pieniksi pisaroiksi ja kuivataan kuumalla ilmalla, jolloin saadaan hienojakoista jauhetta, jolla on tasainen partikkelikoko.

Yhteenveto

HPMC:n tuotanto ja valmistus edellyttää tiettyjä edellytyksiä. Pienet työpajat, joissa on asianmukaiset laitteet, voivat myös valmistaa sitä, mutta laatua ei voida taata. Laadukkaan HPMC-jauheen löytämiseksi tarvitaan edelleen seuraavien tahojen tukea. tavalliset HPMC-valmistajat!