فرآیند تولید هیدروکسی اتیل سلولز چگونه است؟

هیدروکسی اتیل سلولز (HEC) یک اتر سلولزی غیر یونی است که به طور گسترده در ساخت و ساز، پوشش‌ها، نفت، مواد شیمیایی روزانه و سایر زمینه‌ها استفاده می‌شود. دارای خواص ضخیم کننده، تعلیق، پراکندگی، امولسیون، تشکیل فیلم، کلوئید محافظ و سایر خواص است و یک قوام دهنده و تثبیت کننده مهم است.

1. تهیه مواد اولیه
ماده اولیه اصلی هیدروکسی اتیل سلولز سلولز طبیعی است. سلولز معمولاً از چوب، پنبه یا سایر گیاهان استخراج می شود. فرآیند استخراج سلولز نسبتاً ساده است، اما برای اطمینان از عملکرد محصول نهایی، به خلوص بالایی نیاز دارد. به همین دلیل معمولاً از روش های شیمیایی یا مکانیکی برای پیش تصفیه سلولز استفاده می شود که شامل چربی زدایی، ناخالصی زدایی، سفید کردن و سایر مراحل حذف ناخالصی ها و اجزای غیر سلولزی می شود.

2. درمان قلیایی
تصفیه قلیایی یک مرحله کلیدی در فرآیند تولید هیدروکسی اتیل سلولز است. هدف از این مرحله فعال کردن گروه هیدروکسیل (-OH) روی زنجیره مولکولی سلولز برای تسهیل واکنش اتریفیکاسیون بعدی است. محلول هیدروکسید سدیم (NaOH) معمولاً به عنوان یک عامل قلیایی استفاده می شود. فرآیند خاص این است: سلولز را با محلول هیدروکسید سدیم مخلوط کنید تا سلولز به طور کامل متورم شود و تحت شرایط قلیایی پراکنده شود. در این زمان، گروه های هیدروکسیل روی مولکول های سلولز فعال تر می شوند و برای واکنش اتریفیکاسیون بعدی آماده می شوند.

3. واکنش اتریفیکاسیون
واکنش اتریفیکاسیون مرحله اصلی در تولید هیدروکسی اتیل سلولز است. این فرآیند به این صورت است که پس از عملیات قلیایی‌سازی، اکسید اتیلن (همچنین به عنوان اکسید اتیلن شناخته می‌شود) به سلولز وارد می‌شود و با گروه‌های هیدروکسیل موجود در مولکول‌های سلولز برای تولید هیدروکسی اتیل سلولز واکنش می‌دهد. واکنش معمولا در یک راکتور بسته انجام می شود، دمای واکنش به طور کلی در 50-100 درجه سانتیگراد کنترل می شود و زمان واکنش از چند ساعت تا بیش از ده ساعت متغیر است. محصول نهایی واکنش یک اتر سلولز تا حدی هیدروکسی اتیله است.

4. خنثی سازی و شستشو
پس از تکمیل واکنش اتریفیکاسیون، واکنش دهنده ها معمولاً حاوی مقدار زیادی قلیایی و محصولات جانبی واکنش نداده هستند. برای به دست آوردن یک محصول هیدروکسی اتیل سلولز خالص، عملیات خنثی سازی و شستشو باید انجام شود. معمولاً از اسید رقیق (مانند اسید کلریدریک رقیق) برای خنثی کردن قلیایی باقیمانده در واکنش استفاده می شود و سپس واکنش دهنده ها بارها با مقدار زیادی آب شسته می شوند تا ناخالصی ها و محصولات جانبی محلول در آب حذف شوند. هیدروکسی اتیل سلولز شسته شده به شکل کیک فیلتر مرطوب وجود دارد.

5. کم آبی و خشک شدن
کیک مرطوب پس از شستشو دارای محتوای آب بالایی است و برای بدست آوردن محصول پودری هیدروکسی اتیل سلولز باید آبگیری و خشک شود. آبگیری معمولاً با فیلتراسیون خلاء یا جداسازی گریز از مرکز برای حذف بیشتر آب انجام می شود. پس از آن، کیک مرطوب برای خشک کردن به تجهیزات خشک کردن فرستاده می شود. تجهیزات معمول خشک کن شامل درام خشک کن، فلاش خشک کن و اسپری خشک کن می باشد. دمای خشک کردن به طور کلی در 60-120 درجه سانتیگراد کنترل می شود تا از دمای بیش از حد باعث دناتوره شدن محصول یا تخریب عملکرد نشود.

6. سنگ زنی و غربالگری
هیدروکسی اتیل سلولز خشک شده معمولاً یک بلوک بزرگ یا ماده دانه ای است. به منظور تسهیل در استفاده و بهبود قابلیت پخش شدن محصول، باید آسیاب و غربال شود. آسیاب معمولاً از یک آسیاب مکانیکی برای خرد کردن بلوک های بزرگ مواد به پودر ریز استفاده می کند. غربالگری عبارت است از جداسازی ذرات درشتی که در پودر ریز به اندازه ذرات مورد نیاز نمی رسند از طریق صفحه هایی با دهانه های مختلف برای اطمینان از ظرافت یکنواخت محصول نهایی.

7. بسته بندی و ذخیره سازی محصول
محصول هیدروکسی اتیل سلولز پس از آسیاب و غربالگری دارای سیالیت و پراکندگی خاصی است که برای کاربرد مستقیم یا پردازش بیشتر مناسب است. محصول نهایی باید بسته بندی و نگهداری شود تا از رطوبت، آلودگی یا اکسیداسیون در حین حمل و نقل و نگهداری جلوگیری شود. معمولا برای بسته بندی از مواد بسته بندی ضد رطوبت و ضد اکسیداسیون مانند کیسه های فویل آلومینیومی یا کیسه های کامپوزیت چند لایه استفاده می شود. پس از بسته بندی، محصول باید در محیط خشک و خنک نگهداری شود و از تابش مستقیم نور خورشید و شرایط دمای بالا و رطوبت بالا جلوگیری شود تا عملکرد پایدار آن تضمین شود.

فرآیند تولید هیدروکسی اتیل سلولز عمدتاً شامل تهیه مواد خام، تصفیه قلیایی، واکنش اتریفیکاسیون، خنثی سازی و شستشو، آبگیری و خشک کردن، آسیاب و غربالگری و بسته بندی و ذخیره سازی محصول نهایی است. هر مرحله الزامات فرآیند و نقاط کنترل خاص خود را دارد. شرایط واکنش و مشخصات عملیاتی باید در طول فرآیند تولید به شدت کنترل شود تا از کیفیت و عملکرد پایدار محصول اطمینان حاصل شود. این ماده پلیمری چند منظوره کاربردهای گسترده ای در تولید صنعتی و زندگی روزمره دارد که نشان دهنده اهمیت بی بدیل آن است.