L'hydroxyéthylcellulose (HEC) est un polymère soluble dans l'eau courant, largement utilisé dans les industries chimiques quotidiennes, la construction, les revêtements, la médecine, l'alimentation et d'autres industries. Il s'agit d'un éther de cellulose non ionique fabriqué en modifiant chimiquement la cellulose naturelle. Le processus de fabrication de l'hydroxyéthylcellulose implique des réactions chimiques complexes, notamment l'extraction de la cellulose, le traitement d'alcalinisation, la réaction d'éthérification, etc. Ce qui suit est une introduction détaillée à son processus de fabrication.
1. Sélection des matières premières et extraction de la cellulose
La matière première de base de l'hydroxyéthylcellulose est la cellulose naturelle, qui provient principalement du bois, du coton ou d'autres fibres végétales. La teneur en cellulose des parois cellulaires végétales est élevée et la cellulose pure peut être extraite de ces matériaux naturels par des moyens mécaniques ou chimiques. Le processus d'extraction comprend le concassage, l'élimination des impuretés (telles que la lignine, l'hémicellulose), le blanchiment et d'autres étapes.
Extraction de cellulose : la cellulose naturelle est généralement traitée mécaniquement ou chimiquement pour éliminer les substances non cellulosiques afin d'obtenir une cellulose de haute pureté. La fibre de coton, la pâte de bois, etc. peuvent toutes être des sources courantes de matières premières. Pendant le processus de traitement, un alcali (tel que l'hydroxyde de sodium) est utilisé pour aider à dissoudre les composants non cellulosiques, le reste étant principalement de la cellulose.
2. Traitement d'alcalinisation
La cellulose purifiée doit d'abord être alcalinisée. Cette étape consiste à rendre plus actifs les groupes hydroxyles de la chaîne moléculaire de la cellulose afin qu'ils puissent réagir plus facilement avec l'agent éthérifiant. Les principales étapes du traitement d’alcalinisation sont les suivantes :
Réaction de la cellulose avec un alcali : la cellulose est mélangée à un alcali fort (généralement de l'hydroxyde de sodium) pour produire de la cellulose alcaline (Alkali Cellulose). Ce procédé est généralement réalisé en milieu aqueux. La cellulose alcaline est le produit de la réaction de la cellulose et de l'hydroxyde de sodium. Cette substance a une structure plus lâche et une réactivité plus élevée, ce qui favorise la réaction d'éthérification ultérieure.
Le processus d'alcalinisation se produit principalement à une température et une humidité appropriées, généralement comprises entre 20 ℃ et 30 ℃, pendant plusieurs heures, afin de garantir que les groupes hydroxyle des molécules de cellulose sont pleinement activés.
3. Réaction d'éthérification
L'éthérification est une étape clé dans la production d'hydroxyéthylcellulose. L'hydroxyéthylcellulose est produite en faisant réagir de la cellulose alcaline avec de l'oxyde d'éthylène pour introduire des groupes hydroxyéthyle. Les étapes spécifiques sont les suivantes :
Réaction avec l'oxyde d'éthylène : La cellulose alcaline réagit avec une certaine quantité d'oxyde d'éthylène dans certaines conditions de température et de pression. La structure cyclique de l'oxyde d'éthylène s'ouvre pour former une liaison éther, réagit avec les groupes hydroxyle dans les molécules de cellulose et introduit des groupes hydroxyéthyle (–CH2CH2OH). Ce processus peut ajuster le degré d'éthérification en contrôlant les conditions de réaction (telles que la température, la pression et la durée).
La réaction est généralement effectuée dans un environnement alcalin pour garantir l'efficacité de l'éthérification. La température de réaction est généralement de 50 ℃ ~ 100 ℃ et le temps de réaction est de plusieurs heures. En ajustant la quantité d'oxyde d'éthylène, le degré de substitution du produit final peut être contrôlé, c'est-à-dire le nombre de groupes hydroxyle dans les molécules de cellulose qui sont remplacés par des groupes hydroxyéthyle.
4. Neutralisation et lavage
Une fois la réaction d’éthérification terminée, les substances alcalines présentes dans le système réactionnel doivent être neutralisées. Les neutralisants couramment utilisés sont des substances acides, telles que l'acide acétique ou l'acide chlorhydrique. Le processus de neutralisation neutralisera l'excès d'alcali en sels, ce qui n'affectera pas les performances du produit.
Réaction de neutralisation : sortir le produit du réacteur et ajouter une quantité appropriée d'acide pour la neutralisation jusqu'à ce que la valeur du pH dans le système atteigne la neutralité. Ce processus élimine non seulement les alcalis résiduels, mais réduit également l'impact des sous-produits de réaction sur les performances de l'hydroxyéthylcellulose.
Lavage et déshydratation : Le produit neutralisé doit être lavé plusieurs fois, généralement avec de l'eau ou de l'éthanol et d'autres solvants pour éliminer les impuretés et sous-produits résiduels. Le produit lavé est déshydraté par centrifugation, filtre-pressage et d'autres méthodes pour réduire la teneur en humidité.
5. Séchage et broyage
Après lavage et déshydratation, l'hydroxyéthylcellulose contient encore une certaine quantité d'humidité et doit être davantage séchée. Le processus de séchage peut être effectué par séchage à l'air ou par séchage sous vide pour garantir une bonne stabilité du produit pendant le stockage et l'utilisation.
Séchage : Sécher le produit à une certaine température (généralement inférieure à 60°C) pour éliminer l'humidité résiduelle. La température de séchage ne doit pas être trop élevée, sinon cela pourrait provoquer une dégradation du produit et affecter ses performances.
Concassage et criblage : L'hydroxyéthylcellulose séchée existe généralement sous forme de blocs ou de morceaux et doit être broyée pour obtenir une poudre fine. Le produit broyé doit également être criblé pour obtenir une distribution granulométrique qui répond aux exigences pour garantir sa solubilité et sa dispersibilité dans les applications pratiques.
6. Tests et emballage des produits finaux
Après la fabrication, la qualité de l'hydroxyéthylcellulose doit être testée afin de garantir que ses indicateurs de performance répondent aux exigences standard. Les éléments de test comprennent généralement :
Mesure de la viscosité : La viscosité de l'hydroxyéthylcellulose après dissolution dans l'eau est un indicateur de qualité important, qui affecte son utilisation dans les revêtements, la construction, les produits chimiques quotidiens et d'autres domaines.
Teneur en humidité : testez la teneur en humidité du produit pour garantir sa stabilité au stockage.
Degré de substitution (DS) et substitution molaire (MS) : Déterminez le degré de substitution et de substitution molaire dans le produit par analyse chimique pour garantir l'effet de la réaction d'éthérification.
Après avoir réussi le test, l'hydroxyéthylcellulose sera conditionnée en produits en poudre ou en granulés, généralement dans des sacs en plastique résistants à l'humidité ou des sacs en papier pour éviter qu'elle ne soit humide ou contaminée.
Le processus de fabrication de l'hydroxyéthylcellulose comprend principalement les étapes d'extraction de la cellulose, de traitement d'alcalinisation, de réaction d'éthérification, de neutralisation et de lavage, de séchage et de concassage. L'ensemble du processus dépend de l'alcalinisation et de l'éthérification dans la réaction chimique, et la cellulose acquiert de bonnes propriétés de solubilité dans l'eau et d'épaississement grâce à l'introduction de groupes hydroxyéthyle. L'hydroxyéthylcellulose est largement utilisée dans de nombreuses industries, telles que l'épaississant pour les revêtements, l'agent de rétention d'eau pour les matériaux de construction, le stabilisant dans les produits chimiques quotidiens, etc. Chaque maillon du processus de production doit être strictement contrôlé pour garantir une haute qualité et des performances stables. du produit.
Heure de publication : 25 octobre 2024