როგორ მზადდება ჰიდროქსიეთილის ცელულოზა?

ჰიდროქსიეთილის ცელულოზა (HEC) არის ჩვეულებრივი წყალში ხსნადი პოლიმერი, რომელიც ფართოდ გამოიყენება ყოველდღიურ ქიმიკატებში, სამშენებლო, საიზოლაციო, მედიცინაში, კვების და სხვა ინდუსტრიებში. ეს არის არაიონური ცელულოზის ეთერი, რომელიც დამზადებულია ბუნებრივი ცელულოზის ქიმიურად მოდიფიცირებით. ჰიდროქსიეთილის ცელულოზის წარმოების პროცესი მოიცავს კომპლექსურ ქიმიურ რეაქციებს, მათ შორის ცელულოზის მოპოვებას, ალკალიზაციის დამუშავებას, ეთერიფიკაციის რეაქციას და ა.შ. ქვემოთ მოცემულია მისი წარმოების პროცესის დეტალური შესავალი.

1. ნედლეულის შერჩევა და ცელულოზის მოპოვება
ჰიდროქსიეთილის ცელულოზის ძირითადი ნედლეული არის ბუნებრივი ცელულოზა, რომელიც ძირითადად ხის, ბამბის ან სხვა მცენარეული ბოჭკოებისგან მოდის. მცენარეთა უჯრედის კედლებში ცელულოზის შემცველობა მაღალია და ამ ბუნებრივი მასალისგან სუფთა ცელულოზის მოპოვება შესაძლებელია მექანიკური ან ქიმიური საშუალებებით. მოპოვების პროცესი მოიცავს დამსხვრევას, მინარევების მოცილებას (როგორიცაა ლიგნინი, ჰემიცელულოზა), გაუფერულება და სხვა ეტაპები.

ცელულოზის მოპოვება: ბუნებრივი ცელულოზა ჩვეულებრივ მექანიკურად ან ქიმიურად მუშავდება არაცელულოზის ნივთიერებების მოსაშორებლად მაღალი სისუფთავის ცელულოზის მისაღებად. ბამბის ბოჭკოვანი, ხის რბილობი და ა.შ. შეიძლება იყოს ნედლეულის საერთო წყარო. დამუშავების პროცესში ტუტე (როგორიცაა ნატრიუმის ჰიდროქსიდი) გამოიყენება არაცელულოზის კომპონენტების დასაშლელად, დარჩენილი კი ძირითადად ცელულოზაა.
2. ალკალიზაციის მკურნალობა
გასუფთავებული ცელულოზა ჯერ უნდა იყოს ტუტე. ეს ნაბიჯი არის ცელულოზის მოლეკულურ ჯაჭვზე ჰიდროქსილის ჯგუფების გააქტიურება, რათა მათ შეეძლოთ უფრო ადვილად რეაგირება ეთერიფიკატორთან. ალკალიზაციის მკურნალობის ძირითადი ეტაპები შემდეგია:

ცელულოზის რეაქცია ტუტესთან: ცელულოზას ურევენ ძლიერ ტუტეს (ჩვეულებრივ ნატრიუმის ჰიდროქსიდს) ტუტე ცელულოზის წარმოქმნით (ტუტე ცელულოზა). ეს პროცესი ჩვეულებრივ ხორციელდება წყალხსნარში. ტუტე ცელულოზა არის ცელულოზის და ნატრიუმის ჰიდროქსიდის რეაქციის პროდუქტი. ამ ნივთიერებას აქვს უფრო ფხვიერი სტრუქტურა და უფრო მაღალი რეაქტიულობა, რაც ხელს უწყობს შემდგომი ეთერიფიკაციის რეაქციას.
ალკალიზაციის პროცესი ძირითადად ხდება შესაბამის ტემპერატურასა და ტენიანობაზე, ჩვეულებრივ 20℃-30℃ დიაპაზონში რამდენიმე საათის განმავლობაში, რათა უზრუნველყოფილი იყოს ცელულოზის მოლეკულებში ჰიდროქსილის ჯგუფების სრულად გააქტიურება.

3. ეთერიფიკაციის რეაქცია
ეთერიფიკაცია არის საკვანძო ნაბიჯი ჰიდროქსიეთილის ცელულოზის წარმოებაში. ჰიდროქსიეთილის ცელულოზა წარმოიქმნება ტუტე ცელულოზის ეთილენის ოქსიდთან ურთიერთქმედებით ჰიდროქსიეთილის ჯგუფების შემოტანით. კონკრეტული ნაბიჯები შემდეგია:

რეაქცია ეთილენის ოქსიდთან: ტუტე ცელულოზა რეაგირებს გარკვეული რაოდენობის ეთილენის ოქსიდთან გარკვეული ტემპერატურისა და წნევის პირობებში. ეთილენის ოქსიდში რგოლის სტრუქტურა იხსნება ეთერული ბმის შესაქმნელად, რეაგირებს ცელულოზის მოლეკულების ჰიდროქსილის ჯგუფებთან და წარმოქმნის ჰიდროქსიეთილის ჯგუფებს (–CH2CH2OH). ამ პროცესს შეუძლია შეცვალოს ეთერიფიკაციის ხარისხი რეაქციის პირობების კონტროლით (როგორიცაა ტემპერატურა, წნევა და დრო).
რეაქცია ჩვეულებრივ ტარდება ტუტე გარემოში ეთერიფიკაციის ეფექტურობის უზრუნველსაყოფად. რეაქციის ტემპერატურა ზოგადად არის 50℃~100℃, ხოლო რეაქციის დრო რამდენიმე საათია. ეთილენის ოქსიდის რაოდენობის კორექტირებით შესაძლებელია საბოლოო პროდუქტის ჩანაცვლების ხარისხის კონტროლი, ანუ ცელულოზის მოლეკულებში რამდენი ჰიდროქსილის ჯგუფი შეიცვლება ჰიდროქსიეთილის ჯგუფებით.

4. განეიტრალება და რეცხვა
ეთერიფიკაციის რეაქციის დასრულების შემდეგ რეაქციის სისტემაში არსებული ტუტე ნივთიერებები უნდა განეიტრალდეს. ყველაზე ხშირად გამოყენებული ნეიტრალიზატორები არის მჟავე ნივთიერებები, როგორიცაა ძმარმჟავა ან მარილმჟავა. ნეიტრალიზაციის პროცესი გაანეიტრალებს ჭარბი ტუტეს მარილებად, რაც გავლენას არ მოახდენს პროდუქტის მუშაობაზე.

ნეიტრალიზაციის რეაქცია: გამოიღეთ პროდუქტი რეაქტორიდან და დაამატეთ შესაბამისი რაოდენობის მჟავა გასანეიტრალებლად, სანამ სისტემაში pH მნიშვნელობა არ მიაღწევს ნეიტრალურს. ეს პროცესი არა მხოლოდ შლის ნარჩენ ტუტეს, არამედ ამცირებს რეაქციის ქვეპროდუქტების გავლენას ჰიდროქსიეთილის ცელულოზის მოქმედებაზე.

გარეცხვა და დეჰიდრატაცია: ნეიტრალიზებული პროდუქტი უნდა გაირეცხოს რამდენჯერმე, როგორც წესი, წყლით ან ეთანოლით და სხვა გამხსნელებით, რათა ჩამოიბანოთ ნარჩენი მინარევები და ქვეპროდუქტები. გარეცხილი პროდუქტის დეჰიდრატაცია ხდება ცენტრიფუგირებით, ფილტრის დაჭერით და ტენიანობის შემცირების სხვა მეთოდებით.

5. გაშრობა და დამტვრევა
გარეცხვისა და გაუწყლოების შემდეგ, ჰიდროქსიეთილის ცელულოზა კვლავ შეიცავს გარკვეული რაოდენობის ტენიანობას და საჭიროებს შემდგომ გაშრობას. გაშრობის პროცესი შეიძლება განხორციელდეს ჰაერის ან ვაკუუმური გაშრობით, რათა უზრუნველყოს პროდუქტის კარგი სტაბილურობა შენახვისა და გამოყენების დროს.

გაშრობა: გააშრეთ პროდუქტი გარკვეულ ტემპერატურაზე (ჩვეულებრივ 60°C-ზე დაბალი) ნარჩენი ტენიანობის მოსაშორებლად. გაშრობის ტემპერატურა არ უნდა იყოს ძალიან მაღალი, წინააღმდეგ შემთხვევაში შეიძლება გამოიწვიოს პროდუქტის დეგრადაცია და გავლენა მოახდინოს მის მუშაობაზე.

დამსხვრევა და სკრინინგი: გამხმარი ჰიდროქსიეთილის ცელულოზა, როგორც წესი, არსებობს ბლოკებად ან სიმსივნეებად და უნდა დაქუცმაცდეს წვრილი ფხვნილის მისაღებად. დამსხვრეული პროდუქტი ასევე საჭიროებს სკრინინგს, რათა მივიღოთ ნაწილაკების ზომის განაწილება, რომელიც აკმაყოფილებს მოთხოვნებს მისი ხსნადობისა და დისპერსიულობის უზრუნველსაყოფად პრაქტიკულ გამოყენებაში.

6. საბოლოო პროდუქციის ტესტირება და შეფუთვა
წარმოების შემდეგ, ჰიდროქსიეთილის ცელულოზას სჭირდება ხარისხის ტესტირება, რათა დარწმუნდეს, რომ მისი შესრულების ინდიკატორები აკმაყოფილებს სტანდარტულ მოთხოვნებს. ტესტირების ელემენტები ჩვეულებრივ მოიცავს:

სიბლანტის გაზომვა: ჰიდროქსიეთილის ცელულოზის სიბლანტე წყალში გახსნის შემდეგ არის მნიშვნელოვანი ხარისხის მაჩვენებელი, რომელიც გავლენას ახდენს მის გამოყენებაზე საიზოლაციო, სამშენებლო, ყოველდღიური ქიმიკატების და სხვა სფეროებში.
ტენიანობის შემცველობა: შეამოწმეთ პროდუქტის ტენიანობა, რათა უზრუნველყოთ მისი შენახვის სტაბილურობა.
ჩანაცვლების ხარისხი (DS) და მოლარის ჩანაცვლება (MS): განსაზღვრეთ პროდუქტში ჩანაცვლების და მოლარის ჩანაცვლების ხარისხი ქიმიური ანალიზით, რათა უზრუნველყოთ ეთერიზაციის რეაქციის ეფექტი.
ტესტის გავლის შემდეგ, ჰიდროქსიეთილის ცელულოზა შეიფუთება ფხვნილში ან მარცვლოვან პროდუქტებში, ჩვეულებრივ, ტენიანობის საწინააღმდეგო პლასტმასის ჩანთებში ან ქაღალდის ჩანთებში, რათა თავიდან აიცილოს ნესტიანი ან დაბინძურება.

ჰიდროქსიეთილის ცელულოზის წარმოების პროცესი ძირითადად მოიცავს ცელულოზის მოპოვების, ალკალიზაციის დამუშავების, ეთერიფიკაციის რეაქციას, ნეიტრალიზაციას და რეცხვას, გაშრობას და დამსხვრევას. მთელი პროცესი დამოკიდებულია ქიმიურ რეაქციაში ალკალიზაციასა და ეთერიფიკაციაზე და ცელულოზას ენიჭება კარგი წყალში ხსნადობა და გასქელება ჰიდროქსიეთილის ჯგუფების შეყვანით. ჰიდროქსიეთილის ცელულოზა ფართოდ გამოიყენება მრავალ ინდუსტრიაში, როგორიცაა საფენების გასქელება, სამშენებლო მასალების წყლის შემაკავებელი აგენტი, სტაბილიზატორი ყოველდღიურ ქიმიურ პროდუქტებში და ა.შ. პროდუქტის.