Método para preparar hidroxialquil metilcelulosa que tiene propiedades de solubilidad y de gelación termorreversible mejoradas.

Un método para preparar hidroxialquil metilcelulosa soluble en agua,

que comprende las etapas de:

reaccionar la celulosa y un álcali para obtener una celulosa alcalina; y

reaccionar la celulosa alcalina con un agente de eterificación del hidroxialquilo y un agente de eterificación delmetilo para obtener una hidroxialquil metilcelulosa soluble en agua que tenga una sustitución molar de losgrupos hidroxialcoxilo de 0.05 a 0.1 y un grado de sustitución de los grupos metoxilo de 1.6 a 1.9, los gruposhidroxialcoxilo se clasifican en grupos hidroxialcoxilo sustituidos que tienen grupos hidroxilo de los gruposhidroxialcoxilo sustituidos adicionalmente con grupos metoxilo y grupos hidroxialcoxilo no sustituidos que tienengrupos hidroxilo de los grupos hidroxialcoxilo no sustituidos adicionalmente y la relación (A/B) entre unafracción molar (A) de los grupos hidroxialcoxilo sustituidos y una fracción molar (B) de los grupos hidroxialcoxilono sustituidos, es de 0.4 a 0.8; en donde

dichos grupos hidroxialcoxilo son grupos hidroxipropoxilo o grupos hidroxietoxilo; y, en donde

la etapa para obtener la hidroxialquil metilcelulosa soluble en agua comprende una etapa de adición del agentede eterificación del hidroxialquilo y del agente de eterificación del metilo de manera que 40% en peso o más dela cantidad estequiométrica del agente de eterificación del metilo permanezca sin reaccionar al terminar lareacción del 60% en peso o más de la cantidad estequiométrica del agente de eterificación del hidroxialquilo

Método para preparar hidroxialquil metilcelulosa que tiene propiedades de solubilidad y de gelación termorreversible mejoradas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

1. Campo de la invención La presente invención se refiere a las hidroxialquil metilcelulosas que tienen una excelente resistencia de gel termorreversible y una solubilidad mejorada.

2. Descripción de la técnica relacionada En la hidroxipropil metilcelulosa obtenida mediante la sustitución del éter por la celulosa de los grupos metilo y los grupos hidroxipropilo, los grupos metoxilo se localizan en la molécula en relación con la cadena de celulosa. Por lo tanto, la hidroxipropil metilcelulosa tiene "propiedades de gelación termorreversible". Como se describe específicamente, cuando una solución acuosa de hidroxipropil metilcelulosa se calienta, ocurre la hidratación hidrofóbica de los grupos metoxilo localizados en la molécula y la misma se convierte en un gel hidratado. Por otra parte, cuando el gel resultante se enfría, disminuye la hidratación hidrofóbica, por lo que el gel vuelve a la solución acuosa original. Debido a estas propiedades de gelación termorreversible, la solución acuosa muestra una excelente retención de forma incluso después del calentamiento. Por ejemplo, cuando la hidroxialquil metilcelulosa se usa como aglutinante para la extrusión de cerámicas, la hidroxialquil metilcelulosa disuelta en agua se mezcla, se amasa con partículas cerámicas, se conforma en una forma determinada, y se seca con calentamiento en donde la hidroxialquil metilcelulosa se convierte en un gel mediante el calentamiento. Cuando la porción gelificada tiene una alta resistencia, se pueden prevenir defectos tales como grietas provocadas por la tensión de encogimiento durante el secado. Por lo tanto, las hidroxialquil metilcelulosas se usan exclusivamente como un aglutinante para la extrusión de cerámicas.

La metilcelulosa que no tiene grupos hidroxialcoxilo tiene un excelente desempeño de gelación termorreversible. La resistencia del gel termorreversible de la metilcelulosa se determina colocando un 2.5% en peso de solución acuosa de la misma en un baño a temperatura constante de 80°C a fin de provocar la gelación termorreversible después de 15 minutos; insertando una varilla cilíndrica que tiene un diámetro de 15 mm hacia abajo dentro del gel a una velocidad de 5 cm/min; y midiendo una carga máxima (g) aplicada a la varilla cilíndrica cuando se inserta 2 cm dentro del gel. La resistencia del gel termorreversible se obtiene dividiendo la carga máxima (g) por el área de la sección transversal de la varilla. La resistencia del gel termorreversible determinada de esta manera es tan alta como de 500 a 700 g/cm2. Cuando dicha metilcelulosa se usa para la extrusión de partículas cerámicas, seguido por el secado con calentamiento, se pueden minimizar las grietas debido a la tensión de encogimiento durante el secado. Incluso si se reduce la cantidad de metilcelulosa añadida a la cerámica, se pueden reducir los defectos provocados por grietas durante el secado.

Cuando una sustitución molar de los grupos hidroxialcoxilo de más de 0.1 se introduce en la metilcelulosa, la hidroxialquil metilcelulosa resultante tiene una resistencia del gel termorreversible de 100 g/cm2 o menos. Por ejemplo, la hidroxipropil metilcelulosa que tiene una sustitución molar de los grupos hidroxipropoxilo de 0.15 y un grado de sustitución de los grupos metoxilo de 1.8 produce una resistencia del gel termorreversible de 30 g/cm2. La hidroxietil metilcelulosa que tiene una sustitución molar de los grupos hidroxipropoxilo de 0.15 y un grado de sustitución de los grupos metoxilo de 1.8 produce una resistencia del gel termorreversible de 25 g/cm2. Esto significa que cuando se requiere una alta resistencia del gel termorreversible, se prefiere la metilcelulosa que no tenga grupos hidroxialcoxilo introducidos. Sin embargo, con el fin de disolver en agua la metilcelulosa que no tiene grupos hidroxialcoxilo introducidos, se tiene que ajustar una temperatura del agua a 10°C o menos. La metilcelulosa insoluble en agua no puede producir su resistencia original del gel termorreversible y por lo tanto se vuelve prácticamente inútil. Por lo tanto, es difícil usar la metilcelulosa que no tenga grupos hidroxialcoxilo introducidos.

La publicación examinada de la solicitud de patente japonesa núm. 62-059074/1987 describe que las hidroxialquil metilcelulosas que tienen una sustitución molar de los grupos hidroxialcoxilo de 0.02 a 0.13 se pueden disolver en agua después de un tiempo predeterminado incluso cuando la temperatura se establezca en aproximadamente 30°C, lo que indica que la disolución es posible sin la disminución de la temperatura de disolución. Además, la publicación examinada de la solicitud de patente japonesa núm. 62-059074/1987 describe que la temperatura de la gelación termorreversible de la metilcelulosa se puede elevar mediante la introducción de grupos hidroxialcoxilo en la misma. La solicitud de patente europea EP 1279680 A describe un proceso para la preparación de alquilhidroxialquil celulosa. La solicitud de patente europea EP 0126959 A describe un proceso para producir éteres de celulosa mixtos. La base de datos WPI, Week 198413, Thomson Scientific (AN 1984-078714 XP002488434 & JP 59 030761 A) describe una composición adecuada para el moldeo por extrusión, que comprende la hidroxialquil metilcelulosa soluble en agua como un aglutinante. Sarkar N, "Thermal gelation properties of methyl and hydroxypropyl methylcellulose" 15 de agosto de 1979, J. Appl. Polym. Sci. agosto, vol. 24, páginas 1073-1087 describe de qué manera se conoce que las soluciones acuosas de metilo e hidroxipropil metilcelulosa se gelifican por calentamiento. Estos geles son completamente reversibles ya que se forman por calentamiento pero se licúan por enfriamiento. Sarkar N y otros "Hydration-dehydration properties of methylcellulose and hydroxypropylmethylcellulose" 1 enero de 1995, páginas 177-185 ISSN: 0144-8617 describe cómo el grado y las velocidades de hidratación y deshidratación de la metilcelulosa y la hidroxipropil metilcelulosa desempeñan papeles importantes en muchas aplicaciones comerciales aplicaciones que implican el uso de estos polímeros.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La publicación examinada de la solicitud de patente japonesa núm. 62-059074/1987 describe que la metilcelulosa que tiene grupos hidroxialcoxilo introducidos puede tener una temperatura de la gelación termorreversible mayor que la de la metilcelulosa que no tiene grupos hidroxialcoxi, pero no describe si la alta resistencia de la gelación termorreversible se puede mantener o no. Los presentes inventores han encontrado que la hidroxialquil metilcelulosa descrita por la publicación examinada de la solicitud de patente japonesa núm. 62-059074/1987 no siempre tiene la resistencia de la gelación termorreversible necesaria. En consecuencia, existe una demanda para el desarrollo de una hidroxialquil metilcelulosa tal como la hidroxipropil metilcelulosa y la hidroxietil metilcelulosa que se pueda disolver fácilmente aun sin que la temperatura disminuya a 10°C o menos y que tenga una mayor resistencia del gel termorreversible que se produce por el calentamiento de la solución de hidroxialquil metilcelulosa.

Teniendo en cuenta lo anterior, se ha realizado la presente invención. Un objetivo de la presente invención es proporcionar una hidroxialquil metilcelulosa que se pueda disolver a una temperatura ambiente de 20 a 30°C y que tenga una alta resistencia del gel termorreversible cuando la misma se convierta en un gel termorreversible.

Con el fin de alcanzar el objetivo descrito anteriormente, los presentes inventores han llevado a cabo una investigación intensiva. Como resultado, se ha encontrado que la hidroxialquil metilcelulosa soluble en agua que tiene una sustitución molar de los grupos hidroxialcoxilo de 0.05 a 0.1, un grado de sustitución de los grupos metoxilo de 1.6 a 1.9, y una relación de (A/B) de 0.4 o superior, en donde (A) es una fracción molar de los grupos hidroxialcoxilo sustituidos que tienen grupos hidroxilo de los grupos hidroxialcoxilo sustituidos adicionalmente con grupos metoxilo y (B) es una fracción molar de los grupos hidroxialcoxilo no sustituidos que tienen grupos hidroxilo de los grupos hidroxialcoxilo no sustituidos adicionalmente con grupos metoxilo, se puede disolver a una temperatura ambiente de 20 a 30°C y tiene una resistencia del gel termorreversible comparable a la de la metilcelulosa que no tiene grupos hidroxialcoxilo introducidos y suficientemente mayor que la de la hidroxipropil metilcelulosa o la hidroxietil metilcelulosa disponibles comercialmente, lo que conduce a la realización de la presente invención.

De acuerdo... [Seguir leyendo]

1. Un método para preparar hidroxialquil metilcelulosa soluble en agua, que comprende las etapas de:

5 reaccionar la celulosa y un álcali para obtener una celulosa alcalina; y reaccionar la celulosa alcalina con un agente de eterificación del hidroxialquilo y un agente de eterificación del

metilo para obtener una hidroxialquil metilcelulosa soluble en agua que tenga una sustitución molar de los

grupos hidroxialcoxilo de 0.05 a 0.1 y un grado de sustitución de los grupos metoxilo de 1.6 a 1.9, los grupos

hidroxialcoxilo se clasifican en grupos hidroxialcoxilo sustituidos que tienen grupos hidroxilo de los grupos

10 hidroxialcoxilo sustituidos adicionalmente con grupos metoxilo y grupos hidroxialcoxilo no sustituidos que tienen grupos hidroxilo de los grupos hidroxialcoxilo no sustituidos adicionalmente y la relación (A/B) entre una

fracción molar (A) de los grupos hidroxialcoxilo sustituidos y una fracción molar (B) de los grupos hidroxialcoxilo

no sustituidos, es de 0.4 a 0.8; en donde

dichos grupos hidroxialcoxilo son grupos hidroxipropoxilo o grupos hidroxietoxilo; y, en donde

15 la etapa para obtener la hidroxialquil metilcelulosa soluble en agua comprende una etapa de adición del agente de eterificación del hidroxialquilo y del agente de eterificación del metilo de manera que 40% en peso o más de

la cantidad estequiométrica del agente de eterificación del metilo permanezca sin reaccionar al terminar la

reacción del 60% en peso o más de la cantidad estequiométrica del agente de eterificación del hidroxialquilo.