羥丙甲基纖維素的合成工藝的改進研究

費 玉 元

（浙江中維藥業有限公司， 浙江 湖州 31300）

羥丙甲基纖維素的合成工藝的改進研究

費 玉 元

（浙江中維藥業有限公司， 浙江 湖州 31300）

基于現有羥丙基甲基纖維素合成方法的研究，采用氮氣保護堿化和分步醚化方法，制得具有較高黏度的羥丙基甲基纖維素。該方法合成的羥丙基甲基纖維素（HPMC）具有在冷水中分散性能好、黏度高、增稠保水性能好的優點，適合建筑用的膠水的生產，可用于砌墻、抹灰、粉刷、嵌縫等施工中，同時也適合用于干混凝砂漿。

羥丙基甲基纖維素；高黏度；氮氣保護；分步醚化

羥丙基甲基纖維素，又名羥丙甲纖維素、纖維素羥丙基甲基醚，外觀為白色粉末，無色無味，是近年來產量、用量與質量都在迅速提升的纖維素混合醚品種，是由高度純凈的棉纖維素經堿化、醚化等過程制成的非離子型纖維素混合醚。HPMC具有良好的乳化、分散、增稠、粘結、保水和保膠性能，溶于水，以及大部分的極性溶劑中，其水溶液透明度高，穩定性極佳。[1]HPMC 可廣泛用作醫藥制劑的薄膜包衣、緩釋劑和粘結劑，也可利用其增稠、分散、乳化成膜性能廣泛用于建筑業，陶瓷制造業，涂料業，油墨印刷，醫藥化妝品，食品等多個領域中。

HPMC分子結構為[C6H7O2(OH)3-m-n(OCH3) (OCH2CHOHCH3)],如今市場上出現的HPMC多種多樣，性能上也是參差不齊，這正是由于合成工藝的不同，導致HPMC中甲氧基和羥丙基的含量不同所引起[2]。高黏度羥丙基甲基纖維素在冷水中分散性能好、黏度高、增稠保水性能好，適合建筑用的膠水的生產，可以用于砌墻、抹灰、粉刷、嵌縫等施工中，同時也適合用于干混凝砂漿。現有技術中，高黏度羥丙基甲基纖維素的生產大都采取大批量半連續式（瀘州北方）工藝路線，其缺點是：工藝設備大，更換品種不靈活，反應溫度較高，反應時間較長，且反應控制的自動化程度低因而控制的精確度也相對較低。

本文對已有的羥丙基甲基纖維素的合成方法進行研究改進，采用氮氣保護堿化和分步醚化方法，制得具有較高黏度的羥丙基甲基纖維素

1 實驗部分

將100 g精制棉，用粉碎機將其粉碎成為0.2～0.4 mm細料。將反應器抽真空再使用氮氣產生裝置壓入氮氣來置換空氣后，將氫氧化鈉溶液（其中含80 g氫氧化鈉）同1 180 g的二元有機溶劑（由質量比為5∶1的甲苯和異丙醇組成）先加入反應器中，再向反應器中投入粉碎了的精制棉細料進行堿化處理得到堿纖維素。

將500 g的甲苯預先投放在醚化器中，將堿纖維素由泵送入醚化器，并加入100 g的異丙醇。再向醚化器中依次加入150 g氯甲烷和25 g環氧丙烷，并在40 ℃醚化反應50 min，再在70～90 ℃醚化反應60 min，得到HPMC粗產品[3]。

向HPMC粗產品中加入乙二醛作為交聯劑使粗產品暫時變成非水溶性的，然后送入密封真空帶式過濾機用冷水洗滌過濾，以脫除反應過程中的殘余溶劑；再用稀鹽酸調節pH為7并干燥，以解除交聯并脫除交聯劑，得到濕產品。濕產品進入成品粉碎機，邊粉碎邊脫除殘余水分，得到的高黏度HPMC成品進入自動包裝系統，完成粒度分級、混合和包裝。

2 結果與分析

將制得的HPMC成品作為HPMC樣品，并按照以下過程對其進行透光度分析、黏度分析和保水率測試，其測試過程和結果分析如下：

透光度分析：將HPMC樣品的1%（質量分數）水溶液倒入1 cm比色皿中，用UV-757CRT型紫外可見分光光度計在580 nm下測試其透光率[4]。分三次測試并取平均值，得HPMC樣品的透光率為93.7%。（70 ℃下），見表1。

黏度分析：稱取高溫干燥后的 HPMC樣品2.5 g，放于250 mL燒杯中，再在燒杯內加入100 mL的80 ℃的熱水，溶脹10 min，然后將燒杯放入或冰水中，充分攪拌，使HPMC樣品溶解后加水稀釋成質量分數為1%的溶液。將燒杯放入20 ℃恒溫下水浴1 h，取出，手動攪拌10 s，用NDJ-1型旋轉黏度計測其黏度[1]。

在25 ℃條件下，分3次用NDJ-1型黏度計測試HPMC 1%（質量百分比）水溶液黏度，取平均值，得HPMC樣品的1%（質量分數）水溶液的黏度為1.75×104mPa·s。

保水率測試：參照國家標準GB/T3183-2003t3l中保水率的測試方法：分別稱取0.15 g HPMC樣品，0.15 g檸檬酸和100 g石膏粉，然后干混均勻。稱取一定質量的吸水紙，置于玻璃板上，并把環?？墼谖埳?大口向下)。將干混均勻的樣品置于燒杯中，加入80 mL水，靜置1.5 min，在燒杯中快速攪拌l min，倒入環模靜置3.5 min。用玻璃板扣住環?？冢従彽怪眠^來，取出吸水紙稱其質量，同時做不含HPMC的空白實驗。然后按下式計算：

式中：α — 保水率,%；

x — 加HPMC樣品的水分損失量, g；

y — 空白試樣的水分損失量, g。

分3次對HPMC樣品進行保水率測試，取平均值，得HPMC樣品的保水率為79.4%。

表1 不同醚化溫度對透光率，黏度和保水率的影響Table 1 The viscosity，water retention and light transmittance at different temperature

3 結 論

本改進工藝采用氮氣保護堿化和低、高溫分步醚化方法改進了合成羥丙甲纖維素的工藝，從而制備具有較高黏度的羥丙基甲基纖維素。另一方面引入了密封真空帶式過濾機、成品粉碎機和自動包裝系統對反應得到的HMPC粗產品進行精制處理，采用密封真空帶式過濾機利于環境保護，交聯后可用冷水洗滌，大大地節約了熱能，交聯后如用熱水洗滌則可減少熱損失。本改進的合成方法簡單、反應條件容易實現、且反應參數便于控制，自動化程度高，還有效降低生產成本、并實現節能減排。

［1］趙明,王霞,徐原,邵自強.高黏羥丙基甲基纖維素的黏度測試方法研究[J].纖維素科學與技術,2010，18(1)：38-42．

［2］賈曉輝，沈青。羥丙基甲基纖維素的流變性質及熱凝膠化行為[J].纖維素科學與技術,2008，16(3)：48-53.

［3］龔增培．甲基纖維素及羥丙基甲基纖維素的工藝研究[J]. 塑料工業，2010，38(8)：10-14.

［4］趙明, 張有德, 邵自強, 姚培源．羥丙基甲基纖維素與淀粉醚復配體系性能的研究[J]. 纖維素科學與技術, 2011，19(2)：30-34．

Research on Improvement of Hydroxypropyl Methyl Cellulose Synthesis Process

FEI Yu-yuan
（Zhejiang Zhongwei Pharmaceutical Co., Ltd., Zhejiang Huzhou 313000，China）

Based on existing synthetic methods of hydroxypropyl methyl cellulose, by using nitrogen protection alkalization and step-by-step etherification method, high viscosity of hydroxypropyl methyl cellulose was prepared. The hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC) produced with this method has good dispersion performance in cold water, high viscosity, thickening water performance, and is suitable for the production of construction glue, can be also used in laying bricks or stones wall, plaster, paint, sealing construction, and is also suitable for dry mortar.

Hydroxypropyl methyl cellulose; High viscosity; Nitrogen protection; Step-by-step etherification

TQ 028

A

1671-0460（2015）01-0051-02

2014-07-28

費玉元（1967-），浙江湖州人，高級工程師，研究方向：從事纖維素的研發工作。E-mail：fei855172@163.com。