Com es fa la hidroxietil cel·lulosa?

La hidroxietilcel·lulosa (HEC) és un polímer comú soluble en aigua àmpliament utilitzat en productes químics diaris, construcció, recobriments, medicina, alimentació i altres indústries. És un èter de cel·lulosa no iònic fet modificant químicament la cel·lulosa natural. El procés de fabricació de la hidroxietilcel·lulosa implica reaccions químiques complexes, com ara l'extracció de cel·lulosa, el tractament d'alcalinització, la reacció d'eterificació, etc. A continuació es presenta una introducció detallada al seu procés de fabricació.

1. Selecció de matèries primeres i extracció de cel·lulosa
La matèria primera bàsica de la hidroxietilcel·lulosa és la cel·lulosa natural, que prové principalment de la fusta, el cotó o altres fibres vegetals. El contingut de cel·lulosa a les parets cel·lulars de les plantes és elevat i la cel·lulosa pura es pot extreure d'aquests materials naturals per mitjans mecànics o químics. El procés d'extracció inclou la trituració, l'eliminació d'impureses (com la lignina, l'hemicel·lulosa), el blanqueig i altres passos.

Extracció de cel·lulosa: la cel·lulosa natural sol ser tractada mecànicament o químicament per eliminar les substàncies no cel·lulosos per obtenir una cel·lulosa d'alta puresa. La fibra de cotó, la pasta de fusta, etc. poden ser fonts habituals de matèries primeres. Durant el procés de tractament, s'utilitza àlcali (com l'hidròxid de sodi) per ajudar a dissoldre components no cel·lulosos, i la resta és principalment cel·lulosa.
2. Tractament d'alcalinització
Primer s'ha d'alcalinitzar la cel·lulosa purificada. Aquest pas consisteix a fer més actius els grups hidroxil de la cadena molecular de la cel·lulosa perquè puguin reaccionar més fàcilment amb l'agent eterificant. Els passos principals del tractament d'alcalinització són els següents:

Reacció de la cel·lulosa amb l'àlcali: la cel·lulosa es barreja amb un àlcali fort (generalment hidròxid de sodi) per produir cel·lulosa alcalina (cel·lulosa alcalina). Aquest procés es realitza normalment en un medi aquós. La cel·lulosa alcalina és el producte de reacció de la cel·lulosa i l'hidròxid de sodi. Aquesta substància té una estructura més fluixa i una reactivitat més alta, la qual cosa afavoreix la reacció d'eterificació posterior.
El procés d'alcalinització es produeix principalment a la temperatura i la humitat adequades, normalment en el rang de 20 ℃ ~ 30 ℃ durant diverses hores per garantir que els grups hidroxil de les molècules de cel·lulosa estiguin totalment activats.

3. Reacció d'eterificació
L'eterificació és un pas clau en la producció d'hidroxietilcel·lulosa. La hidroxietilcel·lulosa es produeix fent reaccionar la cel·lulosa alcalina amb l'òxid d'etilè per introduir grups hidroxietil. Els passos específics són els següents:

Reacció amb òxid d'etilè: la cel·lulosa alcalina reacciona amb una certa quantitat d'òxid d'etilè sota determinades condicions de temperatura i pressió. L'estructura de l'anell de l'òxid d'etilè s'obre per formar un enllaç èter, reacciona amb els grups hidroxil de les molècules de cel·lulosa i introdueix grups hidroxietil (–CH2CH2OH). Aquest procés pot ajustar el grau d'eterificació controlant les condicions de reacció (com ara la temperatura, la pressió i el temps).
La reacció es realitza normalment en un ambient alcalí per garantir l'eficiència de l'eterificació. La temperatura de reacció és generalment de 50 ℃ ~ 100 ℃ i el temps de reacció és de diverses hores. Mitjançant l'ajust de la quantitat d'òxid d'etilè, es pot controlar el grau de substitució del producte final, és a dir, quants grups hidroxil de les molècules de cel·lulosa es substitueixen per grups hidroxietil.

4. Neutralització i rentat
Un cop completada la reacció d'eterificació, les substàncies alcalines del sistema de reacció s'han de neutralitzar. Els neutralitzadors més utilitzats són les substàncies àcides, com l'àcid acètic o l'àcid clorhídric. El procés de neutralització neutralitzarà l'excés d'àlcali en sals, cosa que no afectarà el rendiment del producte.

Reacció de neutralització: Traieu el producte del reactor i afegiu-hi una quantitat adequada d'àcid per a la neutralització fins que el valor del pH del sistema arribi a neutre. Aquest procés no només elimina l'àlcali residual, sinó que també redueix l'impacte dels subproductes de la reacció en el rendiment de la hidroxietilcel·lulosa.

Rentat i deshidratació: el producte neutralitzat s'ha de rentar diverses vegades, normalment amb aigua o etanol i altres dissolvents per eliminar les impureses i subproductes residuals. El producte rentat es deshidrata mitjançant centrifugació, filtre premsat i altres mètodes per reduir el contingut d'humitat.

5. Assecat i trituració
Després del rentat i la deshidratació, la hidroxietilcel·lulosa encara conté una certa quantitat d'humitat i s'ha d'assecar més. El procés d'assecat es pot dur a terme mitjançant assecat a l'aire o assecat al buit per garantir que el producte tingui una bona estabilitat durant l'emmagatzematge i l'ús.

Assecat: assecar el producte a una temperatura determinada (normalment per sota dels 60 °C) per eliminar la humitat residual. La temperatura d'assecat no ha de ser massa alta, en cas contrari pot provocar la degradació del producte i afectar el seu rendiment.

Trituració i cribratge: La hidroxietilcel·lulosa seca sol existir en blocs o grumolls, i s'ha de triturar per obtenir una pols fina. El producte triturat també ha de ser cribatjat per obtenir una distribució de la mida de partícules que compleixi els requisits per garantir la seva solubilitat i dispersibilitat en aplicacions pràctiques.

6. Assajos i embalatge de productes finals
Després de la fabricació, la hidroxietilcel·lulosa s'ha de provar de qualitat per assegurar-se que els seus indicadors de rendiment compleixen els requisits estàndard. Els elements de prova solen incloure:

Mesura de la viscositat: la viscositat de la hidroxietil cel·lulosa després de la dissolució en aigua és un indicador de qualitat important, que afecta el seu ús en recobriments, construcció, productes químics diaris i altres camps.
Contingut d'humitat: prova el contingut d'humitat del producte per assegurar-ne l'estabilitat d'emmagatzematge.
Grau de substitució (DS) i substitució molar (MS): Determinar el grau de substitució i substitució molar en el producte mitjançant anàlisi química per assegurar l'efecte de la reacció d'eterificació.
Després de passar la prova, la hidroxietilcel·lulosa s'envasarà en pols o productes granulars, generalment en bosses de plàstic a prova d'humitat o bosses de paper per evitar que s'humiteixi o es contamini.

El procés de fabricació de la hidroxietilcel·lulosa inclou principalment les etapes d'extracció de cel·lulosa, tractament d'alcalinització, reacció d'eterificació, neutralització i rentat, assecat i trituració. Tot el procés depèn de l'alcalinització i l'eterificació en la reacció química, i la cel·lulosa té una bona solubilitat en aigua i propietats espessidores mitjançant la introducció de grups hidroxietil. La hidroxietilcel·lulosa s'utilitza àmpliament en moltes indústries, com ara espessidor per a recobriments, agent de retenció d'aigua per a materials de construcció, estabilitzador en productes químics diaris, etc. Cada enllaç en el procés de producció ha de ser controlat estrictament per garantir l'alta qualitat i un rendiment estable. del producte.