Hydroxyethylcelulóza (HEC) je běžný ve vodě rozpustný polymer široce používaný v každodenních chemikáliích, stavebnictví, nátěrech, medicíně, potravinářství a dalších průmyslových odvětvích. Jedná se o neiontový éter celulózy vyrobený chemickou úpravou přírodní celulózy. Výrobní proces hydroxyethylcelulózy zahrnuje složité chemické reakce, včetně extrakce celulózy, alkalizační úpravy, etherifikační reakce atd. Následuje podrobný úvod do jejího výrobního procesu.
1. Výběr surovin a extrakce celulózy
Základní surovinou hydroxyethylcelulózy je přírodní celulóza, která pochází převážně ze dřeva, bavlny nebo jiných rostlinných vláken. Obsah celulózy ve stěnách rostlinných buněk je vysoký a čistou celulózu lze z těchto přírodních materiálů extrahovat mechanickými nebo chemickými prostředky. Proces extrakce zahrnuje drcení, odstranění nečistot (jako je lignin, hemicelulóza), bělení a další kroky.
Extrakce celulózy: Přírodní celulóza je obvykle mechanicky nebo chemicky ošetřena, aby se odstranily necelulózové látky, aby se získala celulóza vysoké čistoty. Bavlněné vlákno, dřevní hmota atd. mohou být běžnými zdroji surovin. Během procesu úpravy se používá alkálie (jako je hydroxid sodný), který pomáhá rozpouštět necelulózové složky, a zbytek je hlavně celulóza.
2. Alkalizační úprava
Vyčištěná celulóza musí být nejprve alkalizována. Tento krok má učinit hydroxylové skupiny na molekulárním řetězci celulózy aktivnější, aby mohly snadněji reagovat s etherifikačním činidlem. Hlavní kroky alkalizačního ošetření jsou následující:
Reakce celulózy s alkálií: celulóza se smíchá se silnou alkálií (obvykle hydroxidem sodným) za vzniku alkalické celulózy (Alkali Cellulose). Tento proces se obvykle provádí ve vodném médiu. Alkalická celulóza je reakčním produktem celulózy a hydroxidu sodného. Tato látka má volnější strukturu a vyšší reaktivitu, což vede k následné etherifikační reakci.
Alkalizační proces probíhá hlavně při vhodné teplotě a vlhkosti, obvykle v rozmezí 20 °C~30 °C po dobu několika hodin, aby se zajistilo, že hydroxylové skupiny v molekulách celulózy jsou plně aktivovány.
3. Eterifikační reakce
Etherifikace je klíčovým krokem při výrobě hydroxyethylcelulózy. Hydroxyethylcelulóza se vyrábí reakcí alkalické celulózy s ethylenoxidem za účelem zavedení hydroxyethylových skupin. Konkrétní kroky jsou následující:
Reakce s ethylenoxidem: Alkalická celulóza reaguje s určitým množstvím ethylenoxidu za určitých teplotních a tlakových podmínek. Kruhová struktura v ethylenoxidu se otevírá za vzniku etherové vazby, reaguje s hydroxylovými skupinami v molekulách celulózy a zavádí hydroxyethylové skupiny (–CH2CH2OH). Tento proces může upravit stupeň etherifikace řízením reakčních podmínek (jako je teplota, tlak a čas).
Reakce se obvykle provádí v alkalickém prostředí, aby byla zajištěna účinnost etherifikace. Reakční teplota je obecně 50 °C~100 °C a reakční doba je několik hodin. Úpravou množství ethylenoxidu lze řídit stupeň substituce konečného produktu, to znamená, kolik hydroxylových skupin v molekulách celulózy je nahrazeno hydroxyethylovými skupinami.
4. Neutralizace a mytí
Po ukončení etherifikační reakce je třeba neutralizovat alkalické látky v reakčním systému. Běžně používanými neutralizátory jsou kyselé látky, jako je kyselina octová nebo kyselina chlorovodíková. Neutralizační proces neutralizuje přebytek alkálie na soli, což neovlivní výkon produktu.
Neutralizační reakce: Vyjměte produkt z reaktoru a přidejte vhodné množství kyseliny pro neutralizaci, dokud hodnota pH v systému nedosáhne neutrální hodnoty. Tento proces nejen odstraňuje zbytkovou alkálii, ale také snižuje dopad vedlejších produktů reakce na výkonnost hydroxyethylcelulózy.
Promývání a dehydratace: Neutralizovaný produkt je třeba několikrát omýt, obvykle vodou nebo ethanolem a jinými rozpouštědly, aby se smyly zbytky nečistot a vedlejších produktů. Promytý produkt se dehydratuje odstředěním, filtračním lisováním a jinými metodami pro snížení obsahu vlhkosti.
5. Sušení a drcení
Po promytí a dehydrataci hydroxyethylcelulóza stále obsahuje určité množství vlhkosti a je třeba ji dále sušit. Proces sušení lze provádět sušením vzduchem nebo vakuovým sušením, aby se zajistila dobrá stabilita produktu během skladování a používání.
Sušení: Produkt sušte při určité teplotě (obvykle pod 60°C), aby se odstranila zbytková vlhkost. Teplota sušení by neměla být příliš vysoká, jinak může způsobit degradaci produktu a ovlivnit jeho výkon.
Drcení a třídění: Vysušená hydroxyethylcelulóza obvykle existuje v blocích nebo hrudkách a musí být rozdrcena, aby se získal jemný prášek. Rozdrcený produkt je také třeba prosévat, aby se získala distribuce velikosti částic, která splňuje požadavky na zajištění jeho rozpustnosti a dispergovatelnosti v praktických aplikacích.
6. Zkoušení a balení finálních výrobků
Po výrobě musí být hydroxyethylcelulóza testována na kvalitu, aby bylo zajištěno, že její výkonnostní ukazatele splňují standardní požadavky. Testovací položky obvykle zahrnují:
Měření viskozity: Viskozita hydroxyethylcelulózy po rozpuštění ve vodě je důležitým ukazatelem kvality, který ovlivňuje její použití v nátěrech, stavebnictví, denní chemii a dalších oborech.
Obsah vlhkosti: Otestujte obsah vlhkosti produktu, abyste zajistili jeho stabilitu při skladování.
Stupeň substituce (DS) a molární substituce (MS): Stanovte stupeň substituce a molární substituce v produktu pomocí chemické analýzy, abyste zajistili účinek etherifikační reakce.
Po absolvování testu bude hydroxyethylcelulóza zabalena do práškových nebo granulovaných produktů, obvykle do plastových sáčků odolných proti vlhkosti nebo papírových sáčků, aby se zabránilo navlhnutí nebo kontaminaci.
Výrobní proces hydroxyethylcelulózy zahrnuje především kroky extrakce celulózy, alkalizační zpracování, etherifikační reakce, neutralizace a praní, sušení a drcení. Celý proces závisí na alkalizaci a etherifikaci v chemické reakci a celulóza má dobrou rozpustnost ve vodě a zahušťovací vlastnosti zavedením hydroxyethylových skupin. Hydroxyethylcelulóza je široce používána v mnoha průmyslových odvětvích, jako je zahušťovadlo pro nátěry, činidlo zadržující vodu pro stavební materiály, stabilizátor v každodenních chemických výrobcích atd. Každý článek ve výrobním procesu musí být přísně kontrolován, aby byla zajištěna vysoká kvalita a stabilní výkon produktu.
Čas odeslání: 25. října 2024