Kako se proizvodi hidroksietil celuloza?

Hidroksietil celuloza (HEC) je uobičajeni polimer rastvorljiv u vodi koji se široko koristi u svakodnevnim hemikalijama, građevinarstvu, premazima, medicini, prehrambenoj i drugim industrijama. To je nejonski eter celuloze proizveden hemijskom modifikacijom prirodne celuloze. Proces proizvodnje hidroksietil celuloze uključuje složene hemijske reakcije, uključujući ekstrakciju celuloze, tretman alkalizacije, reakciju eterifikacije, itd. Sledi detaljan uvod u njen proizvodni proces.

1. Izbor sirovina i ekstrakcija celuloze
Osnovna sirovina hidroksietil celuloze je prirodna celuloza, koja uglavnom dolazi od drveta, pamuka ili drugih biljnih vlakana. Sadržaj celuloze u zidovima biljnih ćelija je visok, a čista celuloza se može ekstrahovati iz ovih prirodnih materijala mehaničkim ili hemijskim putem. Proces ekstrakcije uključuje drobljenje, uklanjanje nečistoća (kao što su lignin, hemiceluloza), izbjeljivanje i druge korake.

Ekstrakcija celuloze: Prirodna celuloza se obično mehanički ili hemijski obrađuje kako bi se uklonile necelulozne supstance kako bi se dobila celuloza visoke čistoće. Pamučna vlakna, drvena pulpa, itd. mogu biti uobičajeni izvori sirovina. Tokom procesa tretmana, alkalije (kao što je natrijum hidroksid) se koriste da pomognu u rastvaranju neceluloznih komponenti, a ostatak je uglavnom celuloza.
2. Alkalizacijski tretman
Prečišćena celuloza se prvo mora alkalizirati. Ovaj korak je da se hidroksilne grupe na molekularnom lancu celuloze postanu aktivnije kako bi mogle lakše reagirati sa agensom za eterifikaciju. Glavni koraci alkalizirajućeg tretmana su sljedeći:

Reakcija celuloze sa alkalijom: celuloza se meša sa jakom alkalijom (obično natrijum hidroksidom) da bi se dobila alkalna celuloza (alkalna celuloza). Ovaj proces se obično izvodi u vodenom mediju. Alkalna celuloza je produkt reakcije celuloze i natrijevog hidroksida. Ova tvar ima labaviju strukturu i veću reaktivnost, što pogoduje naknadnoj reakciji eterifikacije.
Proces alkalizacije se uglavnom odvija na odgovarajućoj temperaturi i vlažnosti, obično u rasponu od 20℃~30℃ nekoliko sati kako bi se osiguralo da se hidroksilne grupe u molekulima celuloze u potpunosti aktiviraju.

3. Reakcija eterifikacije
Eterifikacija je ključni korak u proizvodnji hidroksietil celuloze. Hidroksietil celuloza se proizvodi reakcijom alkalne celuloze sa etilen oksidom za uvođenje hidroksietilnih grupa. Konkretni koraci su sljedeći:

Reakcija sa etilen oksidom: Alkalna celuloza reaguje sa određenom količinom etilen oksida pod određenim uslovima temperature i pritiska. Prstenasta struktura u etilen oksidu se otvara i formira etersku vezu, reaguje sa hidroksilnim grupama u molekulima celuloze i uvodi hidroksietil grupe (-CH2CH2OH). Ovaj proces može podesiti stepen eterifikacije kontrolisanjem uslova reakcije (kao što su temperatura, pritisak i vreme).
Reakcija se obično izvodi u alkalnom okruženju kako bi se osigurala efikasnost eterifikacije. Temperatura reakcije je općenito 50℃~100℃, a vrijeme reakcije je nekoliko sati. Podešavanjem količine etilen oksida može se kontrolisati stepen supstitucije konačnog proizvoda, odnosno koliko hidroksilnih grupa u molekulima celuloze bude zamenjeno hidroksietil grupama.

4. Neutralizacija i pranje
Nakon što je reakcija eterifikacije završena, alkalne supstance u reakcionom sistemu moraju se neutralisati. Obično korišteni neutralizatori su kisele supstance, kao što su octena kiselina ili hlorovodonična kiselina. Proces neutralizacije će neutralizirati višak lužine u soli, što neće utjecati na performanse proizvoda.

Reakcija neutralizacije: Izvadite proizvod iz reaktora i dodajte odgovarajuću količinu kiseline za neutralizaciju dok pH vrijednost u sistemu ne dostigne neutralnu. Ovaj proces ne samo da uklanja ostatke lužine, već i smanjuje uticaj nusproizvoda reakcije na performanse hidroksietil celuloze.

Pranje i dehidracija: Neutralizirani proizvod treba isprati nekoliko puta, obično vodom ili etanolom i drugim rastvaračima kako bi se isprale zaostale nečistoće i nusproizvodi. Opran proizvod se dehidrira centrifugiranjem, filter prešanjem i drugim metodama za smanjenje sadržaja vlage.

5. Sušenje i drobljenje
Nakon pranja i dehidracije, hidroksietil celuloza i dalje sadrži određenu količinu vlage i potrebno je dodatno sušiti. Proces sušenja se može izvesti sušenjem na vazduhu ili sušenjem u vakuumu kako bi se osigurala dobra stabilnost proizvoda tokom skladištenja i upotrebe.

Sušenje: Osušite proizvod na određenoj temperaturi (obično ispod 60°C) kako biste uklonili preostalu vlagu. Temperatura sušenja ne smije biti previsoka, inače može uzrokovati degradaciju proizvoda i utjecati na njegove performanse.

Drobljenje i prosijavanje: Osušena hidroksietil celuloza obično postoji u blokovima ili grudvicama i mora se drobiti da bi se dobio fini prah. Zdrobljeni proizvod također treba biti pregledan kako bi se dobila distribucija veličine čestica koja ispunjava zahtjeve kako bi se osigurala njegova topljivost i disperzibilnost u praktičnim primjenama.

6. Ispitivanje i pakovanje finalnih proizvoda
Nakon proizvodnje, hidroksietil celulozu treba testirati na kvalitet kako bi se osiguralo da njeni pokazatelji performansi ispunjavaju standardne zahtjeve. Stavke za testiranje obično uključuju:

Mjerenje viskoznosti: Viskoznost hidroksietil celuloze nakon rastvaranja u vodi je važan pokazatelj kvaliteta, koji utiče na njenu upotrebu u premazima, građevinarstvu, dnevnim hemikalijama i drugim poljima.
Sadržaj vlage: Testirajte sadržaj vlage u proizvodu kako biste osigurali njegovu stabilnost skladištenja.
Stepen supstitucije (DS) i molarne supstitucije (MS): Odredite stepen supstitucije i molarne supstitucije u proizvodu putem hemijske analize kako biste osigurali efekat reakcije eterifikacije.
Nakon prolaska testa, hidroksietil celuloza se pakira u prah ili granulirane proizvode, obično u plastične vrećice otporne na vlagu ili papirne vrećice kako bi se spriječilo da se navlaži ili kontaminira.

Proces proizvodnje hidroksietil celuloze uglavnom uključuje korake ekstrakcije celuloze, tretmana alkalizacije, reakcije eterifikacije, neutralizacije i pranja, sušenja i drobljenja. Čitav proces zavisi od alkalizacije i eterifikacije u hemijskoj reakciji, a celulozi dobijaju dobru rastvorljivost u vodi i svojstva zgušnjavanja uvođenjem hidroksietil grupa. Hidroksietil celuloza ima široku primenu u mnogim industrijama, kao što su zgušnjivač za premaze, sredstvo za zadržavanje vode za građevinske materijale, stabilizator u svakodnevnim hemijskim proizvodima, itd. Svaka karika u proizvodnom procesu mora biti strogo kontrolisana kako bi se osigurao visok kvalitet i stabilne performanse proizvoda.