Kako se proizvodi hidroksietil celuloza?

Hidroksietil celuloza (HEC) uobičajeni je polimer topiv u vodi koji se široko koristi u svakodnevnim kemikalijama, građevinarstvu, premazima, medicini, hrani i drugim industrijama. To je neionski celulozni eter napravljen kemijskom modifikacijom prirodne celuloze. Proces proizvodnje hidroksietil celuloze uključuje složene kemijske reakcije, uključujući ekstrakciju celuloze, alkalizaciju, reakciju eterifikacije itd. Slijedi detaljan uvod u proces proizvodnje.

1. Odabir sirovina i ekstrakcija celuloze
Osnovna sirovina hidroksietil celuloze je prirodna celuloza, koja uglavnom dolazi od drva, pamuka ili drugih biljnih vlakana. Sadržaj celuloze u stjenkama biljnih stanica je visok, a čista celuloza može se ekstrahirati iz ovih prirodnih materijala mehaničkim ili kemijskim putem. Proces ekstrakcije uključuje drobljenje, uklanjanje nečistoća (poput lignina, hemiceluloze), izbjeljivanje i druge korake.

Ekstrakcija celuloze: prirodna celuloza obično se mehanički ili kemijski obrađuje kako bi se uklonile necelulozne tvari kako bi se dobila celuloza visoke čistoće. Pamučna vlakna, drvna masa itd. mogu biti uobičajeni izvori sirovina. Tijekom procesa obrade koristi se lužina (kao što je natrijev hidroksid) koja pomaže pri otapanju neceluloznih komponenti, a ostatak je uglavnom celuloza.
2. Alkalizacijski tretman
Pročišćena celuloza mora se prvo alkalizirati. Ovim korakom se hidroksilne skupine na celuloznom molekularnom lancu čine aktivnijima tako da mogu lakše reagirati sa sredstvom za eterifikaciju. Glavni koraci tretmana alkalizacije su sljedeći:

Reakcija celuloze s alkalijama: celuloza se miješa s jakom alkalijom (obično natrijevim hidroksidom) kako bi se dobila alkalna celuloza (alkalna celuloza). Ovaj proces se obično provodi u vodenom mediju. Alkalna celuloza je proizvod reakcije celuloze i natrijevog hidroksida. Ova tvar ima labaviju strukturu i veću reaktivnost, što pogoduje kasnijoj reakciji eterifikacije.
Proces alkalizacije se uglavnom odvija na odgovarajućoj temperaturi i vlažnosti, obično u rasponu od 20 ℃ ~ 30 ℃ nekoliko sati kako bi se osiguralo da su hidroksilne skupine u molekulama celuloze potpuno aktivirane.

3. Reakcija eterifikacije
Eterifikacija je ključni korak u proizvodnji hidroksietil celuloze. Hidroksietil celuloza se proizvodi reakcijom alkalne celuloze s etilen oksidom kako bi se uvele hidroksietilne skupine. Konkretni koraci su sljedeći:

Reakcija s etilen oksidom: Alkalna celuloza reagira s određenom količinom etilen oksida pod određenim uvjetima temperature i tlaka. Struktura prstena u etilen oksidu otvara se kako bi se stvorila eterska veza, reagira s hidroksilnim skupinama u molekulama celuloze i uvodi hidroksietilne skupine (–CH2CH2OH). Ovaj proces može prilagoditi stupanj eterifikacije kontroliranjem reakcijskih uvjeta (kao što su temperatura, tlak i vrijeme).
Reakcija se obično provodi u alkalnom okruženju kako bi se osigurala učinkovitost eterifikacije. Temperatura reakcije je općenito 50 ℃ ~ 100 ℃, a vrijeme reakcije je nekoliko sati. Podešavanjem količine etilen oksida može se kontrolirati stupanj supstitucije konačnog produkta, odnosno koliko je hidroksilnih skupina u molekulama celuloze zamijenjeno hidroksietilnim skupinama.

4. Neutralizacija i pranje
Nakon završetka reakcije eterifikacije potrebno je neutralizirati alkalne tvari u reakcijskom sustavu. Uobičajeno korišteni neutralizatori su kisele tvari, poput octene kiseline ili klorovodične kiseline. Proces neutralizacije će neutralizirati višak alkalija u soli, što neće utjecati na učinkovitost proizvoda.

Reakcija neutralizacije: Izvadite proizvod iz reaktora i dodajte odgovarajuću količinu kiseline za neutralizaciju dok pH vrijednost u sustavu ne postane neutralna. Ovaj proces ne samo da uklanja zaostalu lužinu, već također smanjuje utjecaj nusproizvoda reakcije na učinak hidroksietil celuloze.

Pranje i dehidracija: Neutralizirani proizvod potrebno je isprati nekoliko puta, obično vodom ili etanolom i drugim otapalima kako bi se isprale zaostale nečistoće i nusproizvodi. Isprani proizvod se dehidrira centrifugiranjem, filtracijskim prešanjem i drugim metodama za smanjenje sadržaja vlage.

5. Sušenje i drobljenje
Nakon pranja i dehidracije, hidroksietil celuloza još uvijek sadrži određenu količinu vlage i potrebno ju je dodatno sušiti. Proces sušenja može se provesti sušenjem na zraku ili sušenjem u vakuumu kako bi se osigurala dobra stabilnost proizvoda tijekom skladištenja i upotrebe.

Sušenje: Proizvod osušite na određenoj temperaturi (obično ispod 60°C) kako biste uklonili preostalu vlagu. Temperatura sušenja ne smije biti previsoka jer u suprotnom može prouzročiti degradaciju proizvoda i utjecati na njegovu učinkovitost.

Drobljenje i prosijavanje: Osušena hidroksietil celuloza obično postoji u blokovima ili grudicama i mora se zdrobiti kako bi se dobio fini prah. Zdrobljeni proizvod također treba prosijati kako bi se dobila raspodjela veličine čestica koja zadovoljava zahtjeve kako bi se osigurala njegova topljivost i disperzibilnost u praktičnim primjenama.

6. Ispitivanje i pakiranje gotovih proizvoda
Nakon proizvodnje potrebno je ispitati kvalitetu hidroksietil celuloze kako bi se osiguralo da njezini pokazatelji učinka zadovoljavaju standardne zahtjeve. Stavke testiranja obično uključuju:

Mjerenje viskoznosti: Viskoznost hidroksietil celuloze nakon otapanja u vodi važan je pokazatelj kvalitete, koji utječe na njezinu upotrebu u premazima, građevinarstvu, dnevnim kemikalijama i drugim područjima.
Sadržaj vlage: Ispitajte sadržaj vlage u proizvodu kako biste osigurali njegovu stabilnost pri skladištenju.
Stupanj supstitucije (DS) i molarne supstitucije (MS): Odredite stupanj supstitucije i molarne supstitucije u proizvodu putem kemijske analize kako biste osigurali učinak reakcije eterifikacije.
Nakon što prođe test, hidroksietil celuloza će se pakirati u praškaste ili granulirane proizvode, obično u plastične vrećice otporne na vlagu ili papirnate vrećice kako bi se spriječilo vlaženje ili kontaminacija.

Proces proizvodnje hidroksietil celuloze uglavnom uključuje korake ekstrakcije celuloze, alkalizacije, reakcije eterifikacije, neutralizacije i pranja, sušenja i drobljenja. Cijeli proces ovisi o alkalizaciji i eterifikaciji u kemijskoj reakciji, a celulozi se uvođenjem hidroksietilnih skupina daju dobra topljivost u vodi i svojstva zgušnjavanja. Hidroksietil celuloza naširoko se koristi u mnogim industrijama, kao što je zgušnjivač za premaze, sredstvo za zadržavanje vode za građevinske materijale, stabilizator u dnevnim kemijskim proizvodima, itd. Svaka karika u proizvodnom procesu mora biti strogo kontrolirana kako bi se osigurala visoka kvaliteta i stabilna izvedba proizvoda.