Hydroxyethylcellulose (HEC) ist ein nichtionischer Celluloseether, der häufig im Baugewerbe, in Beschichtungen, Erdöl, täglichen Chemikalien und anderen Bereichen eingesetzt wird. Es weist gute Verdickungs-, Suspensions-, Dispersions-, Emulgierungs-, Filmbildungs-, Schutzkolloid- und andere Eigenschaften auf und ist ein wichtiger Verdicker und Stabilisator.
1. Vorbereitung der Rohstoffe
Der Hauptrohstoff der Hydroxyethylcellulose ist natürliche Cellulose. Zellulose wird üblicherweise aus Holz, Baumwolle oder anderen Pflanzen gewonnen. Der Extraktionsprozess von Zellulose ist relativ einfach, erfordert jedoch eine hohe Reinheit, um die Leistung des Endprodukts sicherzustellen. Aus diesem Grund werden zur Vorbehandlung von Zellulose üblicherweise chemische oder mechanische Verfahren eingesetzt, darunter Entfetten, Entunreinheiten, Bleichen und andere Schritte zur Entfernung von Verunreinigungen und Nichtzellulosebestandteilen.
2. Alkalisierungsbehandlung
Die Alkalisierungsbehandlung ist ein wichtiger Schritt im Produktionsprozess von Hydroxyethylcellulose. Der Zweck dieses Schritts besteht darin, die Hydroxylgruppe (-OH) an der Cellulosemolekülkette zu aktivieren, um die anschließende Veretherungsreaktion zu erleichtern. Als Alkalisierungsmittel wird üblicherweise Natriumhydroxidlösung (NaOH) verwendet. Der spezifische Prozess besteht darin, Cellulose mit Natriumhydroxidlösung zu mischen, um die Cellulose unter alkalischen Bedingungen vollständig zu quellen und zu dispergieren. Zu diesem Zeitpunkt werden die Hydroxylgruppen an den Cellulosemolekülen aktiver und bereiten so die anschließende Veretherungsreaktion vor.
3. Veretherungsreaktion
Die Veretherungsreaktion ist der Kernschritt bei der Herstellung von Hydroxyethylcellulose. Bei diesem Verfahren wird nach der Alkalisierungsbehandlung Ethylenoxid (auch Ethylenoxid genannt) in die Cellulose eingeführt und mit den Hydroxylgruppen in den Cellulosemolekülen reagiert, um Hydroxyethylcellulose zu erzeugen. Die Reaktion wird üblicherweise in einem geschlossenen Reaktor durchgeführt, die Reaktionstemperatur wird im Allgemeinen auf 50–100 °C kontrolliert und die Reaktionszeit reicht von mehreren Stunden bis zu mehr als zehn Stunden. Das Endprodukt der Reaktion ist ein teilweise hydroxyethylierter Celluloseether.
4. Neutralisation und Waschen
Nach Abschluss der Veretherungsreaktion enthalten die Reaktanten normalerweise eine große Menge an nicht umgesetztem Alkali und Nebenprodukten. Um ein reines Hydroxyethylcelluloseprodukt zu erhalten, müssen eine Neutralisation und eine Waschbehandlung durchgeführt werden. Normalerweise wird verdünnte Säure (z. B. verdünnte Salzsäure) verwendet, um das restliche Alkali in der Reaktion zu neutralisieren, und dann werden die Reaktanten wiederholt mit einer großen Menge Wasser gewaschen, um wasserlösliche Verunreinigungen und Nebenprodukte zu entfernen. Die gewaschene Hydroxyethylcellulose liegt in Form eines nassen Filterkuchens vor.
5. Dehydrierung und Trocknung
Der nasse Kuchen hat nach dem Waschen einen hohen Wassergehalt und muss entwässert und getrocknet werden, um ein pulverförmiges Hydroxyethylcelluloseprodukt zu erhalten. Die Entwässerung erfolgt üblicherweise durch Vakuumfiltration oder Zentrifugalabscheidung, um den größten Teil des Wassers zu entfernen. Anschließend wird der nasse Kuchen zum Trocknen zur Trocknungsanlage geschickt. Zu den gängigen Trocknungsgeräten gehören Trommeltrockner, Flash-Trockner und Sprühtrockner. Die Trocknungstemperatur wird im Allgemeinen auf 60–120 °C geregelt, um zu verhindern, dass eine zu hohe Temperatur zu einer Denaturierung des Produkts oder einer Verschlechterung der Leistung führt.
6. Mahlen und Sieben
Die getrocknete Hydroxyethylcellulose ist normalerweise ein großes Block- oder Granulatmaterial. Um die Verwendung zu erleichtern und die Dispergierbarkeit des Produkts zu verbessern, muss es gemahlen und gesiebt werden. Beim Mahlen werden in der Regel große Materialblöcke mithilfe einer mechanischen Mühle zu feinem Pulver gemahlen. Beim Sieben werden die groben Partikel, die im Feinpulver nicht die erforderliche Partikelgröße erreichen, durch Siebe mit unterschiedlichen Öffnungen abgetrennt, um eine gleichmäßige Feinheit des Endprodukts sicherzustellen.
7. Produktverpackung und Lagerung
Das Hydroxyethylcelluloseprodukt weist nach dem Mahlen und Sieben eine gewisse Fließfähigkeit und Dispergierbarkeit auf, die für die direkte Anwendung oder Weiterverarbeitung geeignet ist. Das Endprodukt muss verpackt und gelagert werden, um Feuchtigkeit, Kontamination oder Oxidation während des Transports und der Lagerung zu verhindern. Für die Verpackung werden üblicherweise feuchtigkeitsbeständige und antioxidative Verpackungsmaterialien wie Aluminiumfolienbeutel oder mehrschichtige Verbundbeutel verwendet. Nach dem Verpacken sollte das Produkt in einer kühlen und trockenen Umgebung gelagert werden. Direkte Sonneneinstrahlung sowie hohe Temperaturen und hohe Luftfeuchtigkeit sollten vermieden werden, um eine stabile Leistung zu gewährleisten.
Der Produktionsprozess von Hydroxyethylcellulose umfasst hauptsächlich die Vorbereitung der Rohstoffe, die Alkalisierungsbehandlung, die Veretherungsreaktion, die Neutralisierung und das Waschen, die Dehydrierung und Trocknung, das Mahlen und Sieben sowie die Verpackung und Lagerung des Endprodukts. Jeder Schritt hat seine eigenen speziellen Prozessanforderungen und Kontrollpunkte. Die Reaktionsbedingungen und Betriebsspezifikationen müssen während des Produktionsprozesses streng kontrolliert werden, um die Qualität und stabile Leistung des Produkts sicherzustellen. Dieses multifunktionale Polymermaterial hat ein breites Anwendungsspektrum in der industriellen Produktion und im täglichen Leben und spiegelt seine unersetzliche Bedeutung wider.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 21. August 2024