Hoe maak je HPMC poeder?

HPMC is een zeer populaire cellulose-ether die een belangrijke rol speelt in de bouw, de farmaceutische industrie, dagelijkse chemicaliën, voedingsmiddelen, enz. Hoe maak je HPMC-poeder? De basisstappen zijn: voorbereiding van de grondstof, alkalibehandeling, ethervorming, methylering, hydroxypropylering, en zuivering en droging.

Voorbereiding van grondstoffen

De productie van Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) poeder begint met cellulose als basismateriaal. Veelgebruikte bronnen zijn houtpulp en katoenlinters. Houtpulp is kosteneffectief en wordt eerst verwerkt om lignine en andere niet-cellulosebestanddelen te verwijderen. Katoenlinters hebben een hoog cellulosegehalte, waardoor het gebruik van geraffineerd katoen als grondstof voor de productie van HPMC een hogere viscositeit heeft.

Alkali-behandeling

De geselecteerde cellulose wordt behandeld met een alkali, meestal natriumhydroxide (NaOH). Deze behandeling dient twee hoofddoelen. Ten eerste zorgt het ervoor dat de cellulosevezels opzwellen. Terwijl de cellulose de alkali-oplossing absorbeert, worden de interne waterstofbruggen in de cellulosestructuur verbroken. Deze fysieke zwelling zorgt voor een betere penetratie van volgende reactanten. Ten tweede wordt de cellulose chemisch geactiveerd. De hydroxylgroepen (-OH) op de cellulose worden reactiever, wat cruciaal is voor de volgende fase van het proces.

Etherificatie

Etherificatie is de belangrijkste stap bij het maken van HPMC. Er worden twee belangrijke reagentia gebruikt: methylchloride (CH₃Cl) en propyleenoxide (C₃H₆O).

Methylering

Methylchloride reageert met de geactiveerde cellulose in een nucleofiele substitutiereactie. Het chlooratoom in methylchloride wordt vervangen door een methylgroep (-CH₃) op de hydroxylgroepen van cellulose. Deze methyleringsstap beïnvloedt de oplosbaarheid en de hydrofobe aard van het eindproduct.

Hydroxypropylering

Propyleenoxide reageert met de resterende hydroxylgroepen op de cellulose. De epoxidering van propyleenoxide gaat open en een hydroxypropylgroep (-CH₂CH(OH)CH₃) hecht zich aan de cellulose. Dit geeft de HPMC oplosbaarheid in water en andere nuttige eigenschappen. De reactie vindt plaats in een reactievat, waarbij de temperatuur meestal tussen 50 - 100 °C wordt gehouden en de druk wordt aangepast aan de reactievereisten. De reactietijd bedraagt enkele uren om een goede substitutie te garanderen.

Zuivering en droging

Na de etherisatiereactie bevat het mengsel niet-gereageerde chemicaliën, bijproducten en zouten samen met het ruwe HPMC. Het wordt gewassen met water of een geschikt oplosmiddel om deze onzuiverheden te verwijderen en vervolgens geneutraliseerd. Het gewassen HPMC wordt gescheiden van de vloeibare fase, bijvoorbeeld door filtratie of centrifugatie. Ten slotte wordt het gedroogd, vaak door sproeidrogen. Bij sproeidrogen wordt de natte HPMC omgezet in kleine druppeltjes en gedroogd met hete lucht, wat resulteert in een fijn poeder met een uniforme deeltjesgrootte.

Samenvatting

De productie en fabricage van HPMC vereist bepaalde voorwaarden. Kleine werkplaatsen met relevante apparatuur kunnen het ook produceren, maar de kwaliteit kan niet worden gegarandeerd. Om HPMC-poeder van hoge kwaliteit te vinden, heb je nog steeds de steun nodig van reguliere HPMC-fabrikanten!