כיצד מייצרים תאית הידרוקסיאתיל?

תאית הידרוקסיאתיל (HEC) הוא פולימר מסיס במים נפוץ בשימוש נרחב בכימיקלים יומיומיים, בנייה, ציפויים, רפואה, מזון ותעשיות אחרות. זהו אתר תאית לא-יוני המיוצר על ידי שינוי כימי של תאית טבעית. תהליך הייצור של תאית הידרוקסיאתיל כרוך בתגובות כימיות מורכבות, כולל מיצוי תאית, טיפול אלקליזציה, תגובת אתריפיקציה וכו'. להלן מבוא מפורט לתהליך הייצור שלו.

1. בחירת חומרי גלם ומיצוי תאית
חומר הגלם הבסיסי של תאית הידרוקסיאתיל הוא תאית טבעית, שמגיעה בעיקר מעץ, כותנה או סיבים צמחיים אחרים. תכולת התאית בדפנות הצמחים גבוהה, וניתן להפיק תאית טהורה מחומרים טבעיים אלו באמצעים מכניים או כימיים. תהליך המיצוי כולל ריסוק, סילוק זיהומים (כגון ליגנין, המיצלולוז), הלבנה ועוד שלבים.

מיצוי תאית: תאית טבעית מטופלת בדרך כלל באופן מכני או כימי כדי להסיר חומרים שאינם תאית כדי להשיג תאית בעלת טוהר גבוה. סיבי כותנה, עיסת עץ וכו' יכולים להיות מקורות נפוצים לחומרי גלם. במהלך תהליך הטיפול נעשה שימוש באלקלי (כגון נתרן הידרוקסיד) כדי לסייע בהמסת רכיבים שאינם תאית, והשאר הוא בעיקר תאית.
2. טיפול באלקליזציה
תחילה יש לבצע אלקליזציה של התאית המטוהרת. שלב זה הוא להפוך את קבוצות ההידרוקסיל בשרשרת המולקולרית של התאית לפעילות יותר כך שיוכלו להגיב ביתר קלות עם חומר האetherifying. השלבים העיקריים של טיפול האלקליזציה הם כדלקמן:

תגובה של תאית עם אלקלי: תאית מעורבבת עם אלקלי חזק (בדרך כלל נתרן הידרוקסיד) לייצור תאית אלקלית (Alkali Cellulose). תהליך זה מתבצע בדרך כלל במדיום מימי. תאית אלקלית היא תוצר התגובה של תאית ונתרן הידרוקסיד. לחומר זה יש מבנה רופף יותר ותגובתיות גבוהה יותר, דבר המסייע לתגובת האetherification שלאחר מכן.
תהליך האלקליזציה מתרחש בעיקר בטמפרטורה ולחות מתאימות, בדרך כלל בטווח של 20℃ ~ 30℃ למשך מספר שעות כדי להבטיח שקבוצות ההידרוקסיל במולקולות התאית מופעלות במלואן.

3. תגובת אתריפיקציה
אתריפיקציה היא שלב מפתח בייצור תאית הידרוקסיאתיל. תאית הידרוקסיאתיל מופקת על ידי תגובה של תאית אלקלית עם תחמוצת אתילן להחדרת קבוצות הידרוקסיאתיל. השלבים הספציפיים הם כדלקמן:

תגובה עם תחמוצת אתילן: תאית אלקלית מגיבה עם כמות מסוימת של תחמוצת אתילן בתנאי טמפרטורה ולחץ מסוימים. מבנה הטבעת באתילן אוקסיד נפתח ליצירת קשר אתר, מגיב עם קבוצות ההידרוקסיל במולקולות התאית ומכניס קבוצות הידרוקסיאתיל (-CH2CH2OH). תהליך זה יכול להתאים את מידת האטריפיקציה על ידי שליטה בתנאי התגובה (כגון טמפרטורה, לחץ וזמן).
התגובה מתבצעת בדרך כלל בסביבה אלקלית כדי להבטיח את יעילות האתריפיקציה. טמפרטורת התגובה היא בדרך כלל 50 ℃ ~ 100 ℃, וזמן התגובה הוא מספר שעות. על ידי התאמת כמות האתילן אוקסיד, ניתן לשלוט במידת ההחלפה של התוצר הסופי, כלומר כמה קבוצות הידרוקסיל במולקולות התאית מוחלפות בקבוצות הידרוקסיאתיל.

4. נטרול ושטיפה
לאחר השלמת תגובת האתריפיקציה, יש לנטרל את החומרים הבסיסיים במערכת התגובה. המנטרלים הנפוצים הם חומרים חומציים, כגון חומצה אצטית או חומצה הידרוכלורית. תהליך הנטרול ינטרל את עודפי האלקליות למלחים, מה שלא ישפיע על ביצועי המוצר.

תגובת ניטרול: הוציאו את המוצר מהכור והוסיפו כמות מתאימה של חומצה לניטרול עד שערך ה-pH במערכת יגיע לנייטרלי. תהליך זה לא רק מסיר שאריות אלקליות, אלא גם מפחית את ההשפעה של תוצרי לוואי של תגובה על הביצועים של תאית הידרוקסיאתיל.

כביסה והתייבשות: יש לשטוף את המוצר המנוטרל מספר פעמים, בדרך כלל עם מים או אתנול וממיסים אחרים כדי לשטוף את השאריות של זיהומים ותוצרי לוואי. המוצר השטוף מיובש על ידי צנטריפוגה, לחיצת פילטר ושיטות אחרות להפחתת תכולת הלחות.

5. ייבוש וריסוק
לאחר כביסה והתייבשות, תאית ההידרוקסיאתיל עדיין מכילה כמות מסוימת של לחות ויש צורך לייבש אותו עוד יותר. תהליך הייבוש יכול להתבצע על ידי ייבוש אוויר או ייבוש בוואקום על מנת להבטיח למוצר יציבות טובה במהלך האחסון והשימוש.

ייבוש: יבש את המוצר בטמפרטורה מסוימת (בדרך כלל מתחת ל-60 מעלות צלזיוס) כדי להסיר שאריות לחות. טמפרטורת הייבוש לא צריכה להיות גבוהה מדי, אחרת היא עלולה לגרום לפגיעה במוצר ולהשפיע על ביצועיו.

ריסוק והקרנה: תאית ההידרוקסיאתיל המיובשת קיימת בדרך כלל בבלוקים או בגושים, ויש לכתוש כדי לקבל אבקה דקה. כמו כן, יש לסנן את המוצר הכתוש כדי לקבל חלוקת גודל חלקיקים העונה על הדרישות כדי להבטיח את מסיסותו ופיזורו ביישומים מעשיים.

6. בדיקה ואריזה של מוצרים סופיים
לאחר הייצור, יש לבדוק את האיכות של תאית הידרוקסיאתיל כדי להבטיח שמחווני הביצועים שלו עומדים בדרישות הסטנדרטיות. פריטי בדיקה כוללים בדרך כלל:

מדידת צמיגות: הצמיגות של תאית הידרוקסיאתיל לאחר המסה במים היא מדד איכות חשוב, המשפיע על השימוש בו בציפויים, בנייה, כימיקלים יומיומיים ותחומים נוספים.
תכולת לחות: בדוק את תכולת הלחות של המוצר כדי להבטיח את יציבות האחסון שלו.
דרגת החלפה (DS) ותחלופה מולרית (MS): קבעו את מידת ההחלפה וההחלפה הטוחנות במוצר באמצעות ניתוח כימי כדי להבטיח את השפעת תגובת האetherification.
לאחר עמידה בבדיקה, תאית הידרוקסיאתיל תיארז באבקה או במוצרים גרגירים, בדרך כלל בשקיות ניילון או בשקיות נייר חסינות לחות כדי למנוע ממנה להירטב או להזדהם.

תהליך הייצור של תאית הידרוקסיאתיל כולל בעיקר את השלבים של מיצוי תאית, טיפול אלקליזציה, תגובת אתריפיקציה, נטרול ושטיפה, ייבוש וריסוק. כל התהליך תלוי באלקליזציה והאתריפיקציה בתגובה הכימית, והתאית זוכה לתכונות מסיסות ועיבוי טובות במים על ידי הכנסת קבוצות הידרוקסיאתיל. תאית הידרוקסיאתיל נמצאת בשימוש נרחב בתעשיות רבות, כגון מעבה לציפויים, חומר שומר מים לחומרי בניין, מייצב במוצרים כימיים יומיומיים וכו'. כל חוליה בתהליך הייצור צריכה להיות בשליטה קפדנית כדי להבטיח את האיכות הגבוהה והביצועים היציבים של המוצר.