Η υδροξυαιθυλοκυτταρίνη (HEC) είναι ένα κοινό υδατοδιαλυτό πολυμερές που χρησιμοποιείται ευρέως σε καθημερινές χημικές ουσίες, κατασκευές, επικαλύψεις, φάρμακα, τρόφιμα και άλλες βιομηχανίες. Είναι ένας μη ιονικός αιθέρας κυτταρίνης που παρασκευάζεται με χημική τροποποίηση της φυσικής κυτταρίνης. Η διαδικασία παραγωγής της υδροξυαιθυλοκυτταρίνης περιλαμβάνει πολύπλοκες χημικές αντιδράσεις, συμπεριλαμβανομένης της εκχύλισης κυτταρίνης, της επεξεργασίας αλκαλοποίησης, της αντίδρασης αιθεροποίησης κ.λπ. Ακολουθεί μια λεπτομερής εισαγωγή στη διαδικασία παραγωγής της.
1. Επιλογή πρώτων υλών και εξαγωγή κυτταρίνης
Η βασική πρώτη ύλη της υδροξυαιθυλοκυτταρίνης είναι η φυσική κυτταρίνη, η οποία προέρχεται κυρίως από ξύλο, βαμβάκι ή άλλες φυτικές ίνες. Η περιεκτικότητα σε κυτταρίνη στα τοιχώματα των φυτών είναι υψηλή και η καθαρή κυτταρίνη μπορεί να εξαχθεί από αυτά τα φυσικά υλικά με μηχανικά ή χημικά μέσα. Η διαδικασία εκχύλισης περιλαμβάνει σύνθλιψη, αφαίρεση ακαθαρσιών (όπως λιγνίνη, ημικυτταρίνη), λεύκανση και άλλα στάδια.
Εκχύλιση κυτταρίνης: Η φυσική κυτταρίνη συνήθως υποβάλλεται σε μηχανική ή χημική επεξεργασία για την απομάκρυνση ουσιών που δεν είναι κυτταρίνης για να ληφθεί κυτταρίνη υψηλής καθαρότητας. Οι ίνες βαμβακιού, ο ξυλοπολτός κ.λπ. μπορούν όλα να είναι κοινές πηγές πρώτων υλών. Κατά τη διαδικασία επεξεργασίας, χρησιμοποιείται αλκάλιο (όπως το υδροξείδιο του νατρίου) για να βοηθήσει στη διάλυση συστατικών που δεν είναι κυτταρίνης και το υπόλοιπο είναι κυρίως κυτταρίνη.
2. Επεξεργασία αλκαλοποίησης
Η καθαρισμένη κυτταρίνη πρέπει πρώτα να αλκαλοποιηθεί. Αυτό το βήμα είναι να γίνουν οι ομάδες υδροξυλίου στη μοριακή αλυσίδα της κυτταρίνης πιο ενεργές, έτσι ώστε να μπορούν να αντιδράσουν πιο εύκολα με τον αιθεροποιητικό παράγοντα. Τα κύρια βήματα της επεξεργασίας αλκαλοποίησης είναι τα εξής:
Αντίδραση της κυτταρίνης με το αλκάλιο: η κυτταρίνη αναμιγνύεται με ένα ισχυρό αλκάλιο (συνήθως υδροξείδιο του νατρίου) για να παραχθεί αλκαλική κυτταρίνη (Alkali Cellulose). Αυτή η διαδικασία πραγματοποιείται συνήθως σε υδατικό μέσο. Η αλκαλική κυτταρίνη είναι το προϊόν αντίδρασης της κυτταρίνης και του υδροξειδίου του νατρίου. Αυτή η ουσία έχει χαλαρότερη δομή και υψηλότερη αντιδραστικότητα, η οποία ευνοεί την επακόλουθη αντίδραση αιθεροποίησης.
Η διαδικασία αλκαλοποίησης λαμβάνει χώρα κυρίως σε κατάλληλη θερμοκρασία και υγρασία, συνήθως στην περιοχή 20℃~30℃ για αρκετές ώρες για να διασφαλιστεί ότι οι ομάδες υδροξυλίου στα μόρια κυτταρίνης ενεργοποιούνται πλήρως.
3. Αντίδραση αιθεροποίησης
Η αιθεροποίηση είναι ένα βασικό βήμα στην παραγωγή υδροξυαιθυλοκυτταρίνης. Η υδροξυαιθυλοκυτταρίνη παράγεται με αντίδραση αλκαλικής κυτταρίνης με οξείδιο του αιθυλενίου για να εισαχθούν ομάδες υδροξυαιθυλίου. Τα συγκεκριμένα βήματα είναι τα εξής:
Αντίδραση με οξείδιο του αιθυλενίου: Η αλκαλική κυτταρίνη αντιδρά με μια ορισμένη ποσότητα οξειδίου του αιθυλενίου υπό ορισμένες συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης. Η δομή του δακτυλίου στο οξείδιο του αιθυλενίου ανοίγει για να σχηματίσει έναν αιθερικό δεσμό, αντιδρά με τις ομάδες υδροξυλίου στα μόρια κυτταρίνης και εισάγει ομάδες υδροξυαιθυλίου (–CH2CH2OH). Αυτή η διαδικασία μπορεί να ρυθμίσει τον βαθμό αιθεροποίησης ελέγχοντας τις συνθήκες αντίδρασης (όπως θερμοκρασία, πίεση και χρόνος).
Η αντίδραση συνήθως διεξάγεται σε αλκαλικό περιβάλλον για να εξασφαλιστεί η αποτελεσματικότητα της αιθεροποίησης. Η θερμοκρασία αντίδρασης είναι γενικά 50℃~100℃ και ο χρόνος αντίδρασης είναι αρκετές ώρες. Ρυθμίζοντας την ποσότητα του αιθυλενοξειδίου, μπορεί να ελεγχθεί ο βαθμός υποκατάστασης του τελικού προϊόντος, δηλαδή πόσες υδροξυλομάδες στα μόρια κυτταρίνης αντικαθίστανται από ομάδες υδροξυαιθυλίου.
4. Εξουδετέρωση και πλύσιμο
Αφού ολοκληρωθεί η αντίδραση αιθεροποίησης, οι αλκαλικές ουσίες στο σύστημα αντίδρασης πρέπει να εξουδετερωθούν. Οι συνήθεις εξουδετερωτές είναι όξινες ουσίες, όπως το οξικό οξύ ή το υδροχλωρικό οξύ. Η διαδικασία εξουδετέρωσης θα εξουδετερώσει την περίσσεια αλκαλίων σε άλατα, τα οποία δεν θα επηρεάσουν την απόδοση του προϊόντος.
Αντίδραση εξουδετέρωσης: Βγάλτε το προϊόν από τον αντιδραστήρα και προσθέστε μια κατάλληλη ποσότητα οξέος για εξουδετέρωση έως ότου η τιμή του pH στο σύστημα φτάσει στο ουδέτερο. Αυτή η διαδικασία όχι μόνο αφαιρεί τα υπολείμματα αλκαλίων, αλλά μειώνει επίσης την επίδραση των παραπροϊόντων της αντίδρασης στην απόδοση της υδροξυαιθυλοκυτταρίνης.
Πλύσιμο και αφυδάτωση: Το εξουδετερωμένο προϊόν πρέπει να πλυθεί πολλές φορές, συνήθως με νερό ή αιθανόλη και άλλους διαλύτες για να απομακρυνθούν οι υπολειμματικές ακαθαρσίες και τα υποπροϊόντα. Το πλυμένο προϊόν αφυδατώνεται με φυγοκέντρηση, συμπίεση με φίλτρο και άλλες μεθόδους για τη μείωση της περιεκτικότητας σε υγρασία.
5. Ξήρανση και σύνθλιψη
Μετά το πλύσιμο και την αφυδάτωση, η υδροξυαιθυλοκυτταρίνη εξακολουθεί να περιέχει μια ορισμένη ποσότητα υγρασίας και χρειάζεται περαιτέρω ξήρανση. Η διαδικασία ξήρανσης μπορεί να πραγματοποιηθεί με ξήρανση στον αέρα ή ξήρανση υπό κενό για να διασφαλιστεί ότι το προϊόν έχει καλή σταθερότητα κατά την αποθήκευση και τη χρήση.
Στέγνωμα: Στεγνώστε το προϊόν σε συγκεκριμένη θερμοκρασία (συνήθως κάτω από 60°C) για να αφαιρέσετε την υπολειμματική υγρασία. Η θερμοκρασία στεγνώματος δεν πρέπει να είναι πολύ υψηλή, διαφορετικά μπορεί να προκαλέσει υποβάθμιση του προϊόντος και να επηρεάσει την απόδοσή του.
Θρυμματισμός και κοσκίνισμα: Η αποξηραμένη υδροξυαιθυλοκυτταρίνη υπάρχει συνήθως σε τεμάχια ή σβώλους και πρέπει να θρυμματιστεί για να ληφθεί λεπτή σκόνη. Το θρυμματισμένο προϊόν πρέπει επίσης να κοσκινιστεί για να ληφθεί μια κατανομή μεγέθους σωματιδίων που να πληροί τις απαιτήσεις για τη διασφάλιση της διαλυτότητας και της διασποράς του σε πρακτικές εφαρμογές.
6. Δοκιμές και συσκευασία τελικών προϊόντων
Μετά την κατασκευή, η υδροξυαιθυλοκυτταρίνη πρέπει να ελεγχθεί ως προς την ποιότητα για να διασφαλιστεί ότι οι δείκτες απόδοσής της πληρούν τις τυπικές απαιτήσεις. Τα στοιχεία δοκιμής συνήθως περιλαμβάνουν:
Μέτρηση ιξώδους: Το ιξώδες της υδροξυαιθυλοκυτταρίνης μετά τη διάλυση στο νερό είναι ένας σημαντικός ποιοτικός δείκτης, που επηρεάζει τη χρήση της σε επιστρώσεις, κατασκευές, καθημερινά χημικά και άλλα πεδία.
Περιεκτικότητα σε υγρασία: Ελέγξτε την περιεκτικότητα σε υγρασία του προϊόντος για να διασφαλίσετε τη σταθερότητα αποθήκευσης.
Βαθμός υποκατάστασης (DS) και μοριακής υποκατάστασης (MS): Προσδιορίστε τον βαθμό υποκατάστασης και μοριακής υποκατάστασης στο προϊόν μέσω χημικής ανάλυσης για να διασφαλίσετε το αποτέλεσμα της αντίδρασης αιθεροποίησης.
Αφού περάσει το τεστ, η υδροξυαιθυλοκυτταρίνη θα συσκευαστεί σε προϊόντα σε σκόνη ή σε κόκκους, συνήθως σε αδιάβροχες πλαστικές σακούλες ή χάρτινες σακούλες για να αποτραπεί η υγρασία ή η μόλυνση της.
Η διαδικασία παραγωγής της υδροξυαιθυλοκυτταρίνης περιλαμβάνει κυρίως τα στάδια της εκχύλισης κυτταρίνης, της επεξεργασίας αλκαλοποίησης, της αντίδρασης αιθεροποίησης, της εξουδετέρωσης και πλύσης, της ξήρανσης και της σύνθλιψης. Η όλη διαδικασία εξαρτάται από την αλκαλοποίηση και την αιθεροποίηση στη χημική αντίδραση, και η κυτταρίνη αποκτά καλή διαλυτότητα στο νερό και πυκνωτικές ιδιότητες με την εισαγωγή υδροξυαιθυλομάδων. Η υδροξυαιθυλοκυτταρίνη χρησιμοποιείται ευρέως σε πολλές βιομηχανίες, όπως πυκνωτικό για επιστρώσεις, παράγοντας συγκράτησης νερού για δομικά υλικά, σταθεροποιητής σε καθημερινά χημικά προϊόντα κ.λπ. Κάθε σύνδεσμος στη διαδικασία παραγωγής πρέπει να ελέγχεται αυστηρά για να διασφαλιστεί η υψηλή ποιότητα και η σταθερή απόδοση του προϊόντος.
Ώρα δημοσίευσης: Οκτ-25-2024