Hidroksietil Selulosa (HEC) adalah polimer umum yang larut dalam air yang banyak digunakan dalam bahan kimia sehari-hari, konstruksi, pelapis, obat-obatan, makanan, dan industri lainnya. Ini adalah selulosa eter non-ionik yang dibuat dengan memodifikasi selulosa alami secara kimia. Proses pembuatan hidroksietil selulosa melibatkan reaksi kimia yang kompleks, termasuk ekstraksi selulosa, perlakuan alkalisasi, reaksi eterifikasi, dll. Berikut ini adalah pengenalan rinci tentang proses pembuatannya.
1. Pemilihan bahan baku dan ekstraksi selulosa
Bahan baku dasar hidroksietil selulosa adalah selulosa alami, yang sebagian besar berasal dari kayu, kapas atau serat tumbuhan lainnya. Kandungan selulosa pada dinding sel tumbuhan tinggi, dan selulosa murni dapat diekstraksi dari bahan alami tersebut dengan cara mekanis atau kimia. Proses ekstraksi meliputi penghancuran, penghilangan kotoran (seperti lignin, hemiselulosa), pemutihan dan langkah lainnya.
Ekstraksi selulosa: Selulosa alami biasanya diolah secara mekanis atau kimia untuk menghilangkan zat non-selulosa untuk mendapatkan selulosa dengan kemurnian tinggi. Serat kapas, pulp kayu, dll. semuanya dapat menjadi sumber bahan mentah yang umum. Selama proses pengolahan, alkali (seperti natrium hidroksida) digunakan untuk membantu melarutkan komponen non-selulosa, dan sisanya terutama selulosa.
2. Pengobatan alkalisasi
Selulosa yang dimurnikan terlebih dahulu harus dibuat basa. Langkah ini bertujuan untuk membuat gugus hidroksil pada rantai molekul selulosa menjadi lebih aktif sehingga lebih mudah bereaksi dengan zat eterifikasi. Langkah-langkah utama pengobatan alkalisasi adalah sebagai berikut:
Reaksi selulosa dengan alkali: selulosa dicampur dengan alkali kuat (biasanya natrium hidroksida) untuk menghasilkan selulosa alkali (Alkali Selulosa). Proses ini biasanya dilakukan dalam media berair. Selulosa alkali adalah produk reaksi selulosa dan natrium hidroksida. Zat ini memiliki struktur yang lebih longgar dan reaktivitas yang lebih tinggi, sehingga mendukung reaksi eterifikasi selanjutnya.
Proses alkalisasi terutama terjadi pada suhu dan kelembapan yang sesuai, biasanya pada kisaran 20℃~30℃ selama beberapa jam untuk memastikan bahwa gugus hidroksil dalam molekul selulosa diaktifkan sepenuhnya.
3. Reaksi eterifikasi
Eterifikasi adalah langkah kunci dalam produksi hidroksietil selulosa. Hidroksietil selulosa diproduksi dengan mereaksikan selulosa alkali dengan etilen oksida untuk menghasilkan gugus hidroksietil. Langkah-langkah spesifiknya adalah sebagai berikut:
Reaksi dengan etilen oksida: Selulosa alkali bereaksi dengan sejumlah etilen oksida pada kondisi suhu dan tekanan tertentu. Struktur cincin dalam etilen oksida terbuka untuk membentuk ikatan eter, bereaksi dengan gugus hidroksil dalam molekul selulosa, dan menghasilkan gugus hidroksietil (–CH2CH2OH). Proses ini dapat mengatur derajat eterifikasi dengan mengontrol kondisi reaksi (seperti suhu, tekanan, dan waktu).
Reaksi biasanya dilakukan dalam lingkungan basa untuk menjamin efisiensi eterifikasi. Suhu reaksi umumnya 50℃~100℃, dan waktu reaksi beberapa jam. Dengan mengatur jumlah etilen oksida, derajat substitusi produk akhir dapat dikontrol, yaitu berapa banyak gugus hidroksil dalam molekul selulosa yang digantikan oleh gugus hidroksietil.
4. Netralisasi dan pencucian
Setelah reaksi eterifikasi selesai, zat basa dalam sistem reaksi perlu dinetralkan. Penetral yang umum digunakan adalah zat asam, seperti asam asetat atau asam klorida. Proses netralisasi akan menetralkan kelebihan alkali menjadi garam, sehingga tidak mempengaruhi kinerja produk.
Reaksi netralisasi: Keluarkan produk dari reaktor dan tambahkan asam dalam jumlah yang sesuai untuk netralisasi hingga nilai pH dalam sistem mencapai netral. Proses ini tidak hanya menghilangkan sisa alkali, namun juga mengurangi dampak produk samping reaksi terhadap kinerja hidroksietil selulosa.
Pencucian dan dehidrasi: Produk yang dinetralkan perlu dicuci beberapa kali, biasanya dengan air atau etanol dan pelarut lain untuk menghilangkan sisa kotoran dan produk sampingan. Produk yang dicuci didehidrasi dengan sentrifugasi, pengepresan filter, dan metode lain untuk mengurangi kadar air.
5. Pengeringan dan penghancuran
Setelah pencucian dan dehidrasi, hidroksietil selulosa masih mengandung sejumlah uap air dan perlu dikeringkan lebih lanjut. Proses pengeringan dapat dilakukan dengan pengeringan udara atau pengeringan vakum untuk menjamin produk memiliki kestabilan yang baik selama penyimpanan dan penggunaan.
Pengeringan: Keringkan produk pada suhu tertentu (biasanya di bawah 60°C) untuk menghilangkan sisa kelembapan. Suhu pengeringan tidak boleh terlalu tinggi, karena dapat menyebabkan degradasi produk dan mempengaruhi kinerjanya.
Penghancuran dan penyaringan: Hidroksietil selulosa kering biasanya berbentuk balok atau gumpalan, dan harus dihancurkan untuk mendapatkan bubuk halus. Produk yang dihancurkan juga perlu disaring untuk mendapatkan distribusi ukuran partikel yang memenuhi persyaratan untuk memastikan kelarutan dan dispersibilitasnya dalam aplikasi praktis.
6. Pengujian dan pengemasan produk akhir
Setelah produksi, hidroksietil selulosa perlu diuji kualitasnya untuk memastikan indikator kinerjanya memenuhi persyaratan standar. Item pengujian biasanya meliputi:
Pengukuran viskositas: Viskositas hidroksietil selulosa setelah dilarutkan dalam air merupakan indikator kualitas yang penting, yang mempengaruhi penggunaannya dalam pelapisan, konstruksi, bahan kimia sehari-hari, dan bidang lainnya.
Kadar air: Uji kadar air produk untuk memastikan stabilitas penyimpanannya.
Derajat substitusi (DS) dan substitusi molar (MS): Menentukan derajat substitusi dan substitusi molar dalam produk melalui analisis kimia untuk memastikan pengaruh reaksi eterifikasi.
Setelah lulus pengujian, hidroksietil selulosa akan dikemas menjadi produk bubuk atau butiran, biasanya dalam kantong plastik atau kantong kertas tahan lembab agar tidak lembab atau terkontaminasi.
Proses pembuatan hidroksietil selulosa terutama meliputi tahap ekstraksi selulosa, perlakuan alkalisasi, reaksi eterifikasi, netralisasi dan pencucian, pengeringan dan penghancuran. Seluruh proses bergantung pada alkalisasi dan eterifikasi dalam reaksi kimia, dan selulosa diberi kelarutan dalam air yang baik dan sifat pengental dengan memasukkan gugus hidroksietil. Hidroksietil selulosa banyak digunakan di banyak industri, seperti pengental untuk pelapis, bahan penahan air untuk bahan bangunan, penstabil dalam produk kimia sehari-hari, dll. Setiap mata rantai dalam proses produksi perlu dikontrol secara ketat untuk memastikan kualitas tinggi dan kinerja yang stabil. produk.
Waktu posting: 25 Okt-2024