Хидроксиетилцелулозата (HEC) е обикновен водоразтворим полимер, широко използван в ежедневните химикали, строителството, покритията, медицината, хранително-вкусовата и други индустрии. Това е нейонен целулозен етер, получен чрез химическо модифициране на естествена целулоза. Производственият процес на хидроксиетил целулоза включва сложни химични реакции, включително екстракция на целулоза, алкализираща обработка, реакция на етерификация и т.н. Следното е подробно въведение в нейния производствен процес.
1. Подбор на суровини и извличане на целулоза
Основната суровина на хидроксиетилцелулозата е естествената целулоза, която идва главно от дърво, памук или други растителни влакна. Съдържанието на целулоза в стените на растителните клетки е високо и чистата целулоза може да бъде извлечена от тези естествени материали чрез механични или химични средства. Процесът на екстракция включва раздробяване, отстраняване на примеси (като лигнин, хемицелулоза), избелване и други стъпки.
Екстракция на целулоза: Естествената целулоза обикновено се третира механично или химически, за да се отстранят нецелулозните вещества, за да се получи целулоза с висока чистота. Памучните влакна, дървесната маса и др. могат да бъдат общи източници на суровини. По време на процеса на обработка се използва алкал (като натриев хидроксид) за подпомагане на разтварянето на нецелулозни компоненти, а останалото е главно целулоза.
2. Алкализиращо лечение
Пречистената целулоза трябва първо да се алкализира. Тази стъпка е да направи хидроксилните групи на молекулната верига на целулозата по-активни, така че да могат да реагират по-лесно с етерифициращия агент. Основните стъпки на алкализиращото лечение са следните:
Реакция на целулоза с алкали: целулозата се смесва със силна алкали (обикновено натриев хидроксид), за да се получи алкална целулоза (алкална целулоза). Този процес обикновено се извършва във водна среда. Алкалната целулоза е реакционен продукт на целулоза и натриев хидроксид. Това вещество има по-рехава структура и по-висока реактивност, което благоприятства последващата реакция на етерификация.
Процесът на алкализиране се извършва главно при подходяща температура и влажност, обикновено в диапазона от 20 ℃ ~ 30 ℃ за няколко часа, за да се гарантира, че хидроксилните групи в целулозните молекули са напълно активирани.
3. Реакция на етерификация
Етерификацията е ключова стъпка в производството на хидроксиетилцелулоза. Хидроксиетилцелулозата се получава чрез взаимодействие на алкална целулоза с етиленов оксид за въвеждане на хидроксиетилови групи. Конкретните стъпки са както следва:
Реакция с етиленов оксид: Алкалната целулоза реагира с определено количество етиленов оксид при определени условия на температура и налягане. Структурата на пръстена в етиленовия оксид се отваря, за да образува етерна връзка, реагира с хидроксилните групи в целулозните молекули и въвежда хидроксиетилови групи (–CH2CH2OH). Този процес може да регулира степента на етерификация чрез контролиране на реакционните условия (като температура, налягане и време).
Реакцията обикновено се провежда в алкална среда, за да се гарантира ефективността на етерификацията. Реакционната температура обикновено е 50 ℃ ~ 100 ℃, а времето за реакция е няколко часа. Чрез регулиране на количеството етилен оксид може да се контролира степента на заместване на крайния продукт, т.е. колко хидроксилни групи в целулозните молекули са заменени с хидроксиетилови групи.
4. Неутрализиране и измиване
След като реакцията на етерификация приключи, алкалните вещества в реакционната система трябва да бъдат неутрализирани. Често използваните неутрализатори са киселинни вещества, като оцетна киселина или солна киселина. Процесът на неутрализация ще неутрализира излишната основа в соли, което няма да повлияе на работата на продукта.
Реакция на неутрализация: Извадете продукта от реактора и добавете подходящо количество киселина за неутрализация, докато pH стойността в системата достигне неутрална. Този процес не само премахва остатъчната основа, но също така намалява влиянието на страничните продукти от реакцията върху работата на хидроксиетилцелулозата.
Измиване и дехидратация: Неутрализираният продукт трябва да се измие няколко пъти, обикновено с вода или етанол и други разтворители, за да се отмият остатъчните примеси и странични продукти. Измитият продукт се дехидратира чрез центрофугиране, филтърно пресоване и други методи за намаляване на съдържанието на влага.
5. Сушене и раздробяване
След измиване и дехидратиране хидроксиетил целулозата все още съдържа известно количество влага и трябва да бъде допълнително изсушена. Процесът на сушене може да се извърши чрез сушене на въздух или вакуумно сушене, за да се гарантира, че продуктът има добра стабилност по време на съхранение и употреба.
Сушене: Изсушете продукта при определена температура (обикновено под 60°C), за да премахнете остатъчната влага. Температурата на сушене не трябва да бъде твърде висока, в противен случай това може да причини разграждане на продукта и да повлияе на неговата ефективност.
Натрошаване и пресяване: Изсушената хидроксиетил целулоза обикновено съществува на блокове или бучки и трябва да бъде натрошена, за да се получи фин прах. Натрошеният продукт също трябва да бъде пресят, за да се получи разпределение на размера на частиците, което отговаря на изискванията за осигуряване на неговата разтворимост и диспергируемост при практически приложения.
6. Тестване и опаковане на крайните продукти
След производството хидроксиетилцелулозата трябва да бъде тествана за качество, за да се гарантира, че нейните показатели за ефективност отговарят на стандартните изисквания. Елементите за тестване обикновено включват:
Измерване на вискозитета: Вискозитетът на хидроксиетилцелулозата след разтваряне във вода е важен показател за качество, който влияе върху употребата й в покрития, строителство, ежедневни химикали и други области.
Съдържание на влага: Тествайте съдържанието на влага в продукта, за да гарантирате стабилността му при съхранение.
Степен на заместване (DS) и моларно заместване (MS): Определете степента на заместване и моларно заместване в продукта чрез химичен анализ, за да гарантирате ефекта от реакцията на етерификация.
След като премине теста, хидроксиетил целулозата ще бъде опакована в прахообразни или гранулирани продукти, обикновено във влагоустойчиви пластмасови торби или хартиени торби, за да се предотврати навлажняване или замърсяване.
Производственият процес на хидроксиетил целулоза включва главно етапите на екстракция на целулоза, алкализираща обработка, реакция на етерификация, неутрализация и измиване, сушене и раздробяване. Целият процес зависи от алкализацията и етерификацията в химическата реакция, а на целулозата се придават добра разтворимост във вода и сгъстяващи свойства чрез въвеждане на хидроксиетилови групи. Хидроксиетилцелулозата се използва широко в много индустрии, като сгъстител за покрития, водозадържащ агент за строителни материали, стабилизатор в ежедневни химически продукти и т.н. Всяка връзка в производствения процес трябва да бъде строго контролирана, за да се гарантира високо качество и стабилна производителност на продукта.
Време на публикуване: 25 октомври 2024 г