La hidroxietilcelulosa (HEC) es un polímero soluble en agua común ampliamente utilizado en productos químicos diarios, construcción, revestimientos, medicina, alimentos y otras industrias. Es un éter de celulosa no iónico elaborado modificando químicamente la celulosa natural. El proceso de fabricación de hidroxietilcelulosa implica reacciones químicas complejas, que incluyen extracción de celulosa, tratamiento de alcalinización, reacción de eterificación, etc. La siguiente es una introducción detallada a su proceso de fabricación.
1. Selección de materias primas y extracción de celulosa.
La materia prima básica de la hidroxietilcelulosa es la celulosa natural, que proviene principalmente de la madera, el algodón u otras fibras vegetales. El contenido de celulosa en las paredes celulares de las plantas es alto y la celulosa pura se puede extraer de estos materiales naturales por medios mecánicos o químicos. El proceso de extracción incluye trituración, eliminación de impurezas (como lignina, hemicelulosa), blanqueo y otros pasos.
Extracción de celulosa: la celulosa natural generalmente se trata mecánica o químicamente para eliminar sustancias no celulósicas y obtener celulosa de alta pureza. La fibra de algodón, la pulpa de madera, etc. pueden ser fuentes comunes de materias primas. Durante el proceso de tratamiento, se utiliza álcali (como hidróxido de sodio) para ayudar a disolver los componentes que no son celulosa, y el resto es principalmente celulosa.
2. Tratamiento de alcalinización
Primero se debe alcalinizar la celulosa purificada. Este paso tiene como objetivo hacer que los grupos hidroxilo de la cadena molecular de celulosa sean más activos para que puedan reaccionar más fácilmente con el agente eterificante. Los principales pasos del tratamiento de alcalinización son los siguientes:
Reacción de la celulosa con un álcali: la celulosa se mezcla con un álcali fuerte (generalmente hidróxido de sodio) para producir celulosa alcalina (Alkali Cellulose). Este proceso suele realizarse en un medio acuoso. La celulosa alcalina es el producto de reacción de la celulosa y el hidróxido de sodio. Esta sustancia tiene una estructura más suelta y una mayor reactividad, lo que favorece la posterior reacción de eterificación.
El proceso de alcalinización ocurre principalmente a temperatura y humedad apropiadas, generalmente en el rango de 20 ℃ ~ 30 ℃ durante varias horas para garantizar que los grupos hidroxilo en las moléculas de celulosa estén completamente activados.
3. Reacción de eterificación
La eterificación es un paso clave en la producción de hidroxietilcelulosa. La hidroxietilcelulosa se produce haciendo reaccionar celulosa alcalina con óxido de etileno para introducir grupos hidroxietilo. Los pasos específicos son los siguientes:
Reacción con óxido de etileno: la celulosa alcalina reacciona con una cierta cantidad de óxido de etileno bajo ciertas condiciones de temperatura y presión. La estructura del anillo en el óxido de etileno se abre para formar un enlace éter, reacciona con los grupos hidroxilo en las moléculas de celulosa e introduce grupos hidroxietilo (–CH2CH2OH). Este proceso puede ajustar el grado de eterificación controlando las condiciones de reacción (como temperatura, presión y tiempo).
La reacción suele llevarse a cabo en un entorno alcalino para garantizar la eficacia de la eterificación. La temperatura de reacción es generalmente de 50 ℃ ~ 100 ℃ y el tiempo de reacción es de varias horas. Ajustando la cantidad de óxido de etileno, se puede controlar el grado de sustitución del producto final, es decir, cuántos grupos hidroxilo en las moléculas de celulosa se reemplazan por grupos hidroxietilo.
4. Neutralización y lavado
Una vez completada la reacción de eterificación, es necesario neutralizar las sustancias alcalinas del sistema de reacción. Los neutralizadores más utilizados son sustancias ácidas, como el ácido acético o el ácido clorhídrico. El proceso de neutralización neutralizará el exceso de álcali en sales, lo que no afectará el rendimiento del producto.
Reacción de neutralización: Saque el producto del reactor y agregue una cantidad adecuada de ácido para la neutralización hasta que el valor de pH en el sistema alcance neutral. Este proceso no solo elimina el álcali residual, sino que también reduce el impacto de los subproductos de la reacción en el rendimiento de la hidroxietilcelulosa.
Lavado y deshidratación: el producto neutralizado debe lavarse varias veces, generalmente con agua o etanol y otros disolventes para eliminar las impurezas residuales y los subproductos. El producto lavado se deshidrata mediante centrifugación, filtración y otros métodos para reducir el contenido de humedad.
5. Secado y triturado
Después del lavado y la deshidratación, la hidroxietilcelulosa todavía contiene una cierta cantidad de humedad y es necesario secarla más. El proceso de secado se puede realizar mediante secado al aire o al vacío para garantizar que el producto tenga una buena estabilidad durante el almacenamiento y uso.
Secado: Secar el producto a una temperatura determinada (normalmente inferior a 60°C) para eliminar la humedad residual. La temperatura de secado no debe ser demasiado alta, de lo contrario puede provocar la degradación del producto y afectar su rendimiento.
Trituración y cribado: La hidroxietilcelulosa seca suele presentarse en bloques o grumos, y debe triturarse para obtener un polvo fino. El producto triturado también necesita ser tamizado para obtener una distribución de tamaño de partícula que cumpla con los requisitos para asegurar su solubilidad y dispersabilidad en aplicaciones prácticas.
6. Pruebas y envasado de productos finales.
Después de la fabricación, es necesario probar la calidad de la hidroxietilcelulosa para garantizar que sus indicadores de rendimiento cumplan con los requisitos estándar. Los elementos de prueba suelen incluir:
Medición de la viscosidad: la viscosidad de la hidroxietilcelulosa después de disolverse en agua es un indicador de calidad importante, que afecta su uso en revestimientos, construcción, productos químicos diarios y otros campos.
Contenido de humedad: Pruebe el contenido de humedad del producto para garantizar su estabilidad en almacenamiento.
Grado de sustitución (DS) y sustitución molar (MS): determine el grado de sustitución y la sustitución molar en el producto mediante análisis químico para asegurar el efecto de la reacción de eterificación.
Después de pasar la prueba, la hidroxietilcelulosa se envasará en polvo o productos granulados, generalmente en bolsas de plástico o de papel a prueba de humedad para evitar que se humedezca o se contamine.
El proceso de fabricación de hidroxietilcelulosa incluye principalmente los pasos de extracción de celulosa, tratamiento de alcalinización, reacción de eterificación, neutralización y lavado, secado y trituración. Todo el proceso depende de la alcalinización y eterificación en la reacción química, y a la celulosa se le otorga buena solubilidad en agua y propiedades espesantes mediante la introducción de grupos hidroxietilo. La hidroxietilcelulosa se utiliza ampliamente en muchas industrias, como espesante para revestimientos, agente retenedor de agua para materiales de construcción, estabilizador en productos químicos diarios, etc. Cada eslabón del proceso de producción debe controlarse estrictamente para garantizar una alta calidad y un rendimiento estable. del producto.
Hora de publicación: 25 de octubre de 2024