Hydroxyethyl Cellulose (HEC) ialah polimer larut air biasa yang digunakan secara meluas dalam bahan kimia harian, pembinaan, salutan, perubatan, makanan dan industri lain. Ia adalah eter selulosa bukan ionik yang dibuat dengan mengubah suai selulosa semula jadi secara kimia. Proses pembuatan selulosa hidroksietil melibatkan tindak balas kimia yang kompleks, termasuk pengekstrakan selulosa, rawatan pengalkalian, tindak balas pengeteran, dan lain-lain. Berikut adalah pengenalan terperinci kepada proses pembuatannya.
1. Pemilihan bahan mentah dan pengekstrakan selulosa
Bahan mentah asas selulosa hidroksietil adalah selulosa semulajadi, yang kebanyakannya berasal dari kayu, kapas atau gentian tumbuhan lain. Kandungan selulosa dalam dinding sel tumbuhan adalah tinggi, dan selulosa tulen boleh diekstrak daripada bahan semula jadi ini dengan cara mekanikal atau kimia. Proses pengekstrakan termasuk penghancuran, penyingkiran kekotoran (seperti lignin, hemiselulosa), pelunturan dan langkah-langkah lain.
Pengekstrakan selulosa: Selulosa semulajadi biasanya dirawat secara mekanikal atau kimia untuk mengeluarkan bahan bukan selulosa untuk mendapatkan selulosa ketulenan tinggi. Gentian kapas, pulpa kayu, dll. semuanya boleh menjadi sumber biasa bahan mentah. Semasa proses rawatan, alkali (seperti natrium hidroksida) digunakan untuk membantu melarutkan komponen bukan selulosa, dan selebihnya adalah selulosa.
2. Rawatan pengalkalian
Selulosa yang telah dimurnikan mesti terlebih dahulu dialkalikan. Langkah ini adalah untuk menjadikan kumpulan hidroksil pada rantai molekul selulosa lebih aktif supaya mereka boleh bertindak balas dengan lebih mudah dengan agen pengeteran. Langkah-langkah utama rawatan alkali adalah seperti berikut:
Tindak balas selulosa dengan alkali: selulosa dicampur dengan alkali kuat (biasanya natrium hidroksida) untuk menghasilkan selulosa alkali (Alkali Selulosa). Proses ini biasanya dijalankan dalam medium akueus. Selulosa alkali ialah hasil tindak balas selulosa dan natrium hidroksida. Bahan ini mempunyai struktur yang lebih longgar dan kereaktifan yang lebih tinggi, yang kondusif kepada tindak balas pengeteran seterusnya.
Proses pengalkalian terutamanya berlaku pada suhu dan kelembapan yang sesuai, biasanya dalam julat 20 ℃ ~ 30 ℃ selama beberapa jam untuk memastikan kumpulan hidroksil dalam molekul selulosa diaktifkan sepenuhnya.
3. Tindak balas eterifikasi
Pengeteran adalah langkah utama dalam penghasilan hidroksietil selulosa. Selulosa hidroksietil dihasilkan dengan bertindak balas selulosa alkali dengan etilena oksida untuk memperkenalkan kumpulan hidroksietil. Langkah-langkah khusus adalah seperti berikut:
Tindak balas dengan etilena oksida: Selulosa alkali bertindak balas dengan sejumlah etilena oksida di bawah keadaan suhu dan tekanan tertentu. Struktur cincin dalam etilena oksida terbuka untuk membentuk ikatan eter, bertindak balas dengan kumpulan hidroksil dalam molekul selulosa, dan memperkenalkan kumpulan hidroksietil (–CH2CH2OH). Proses ini boleh melaraskan tahap eterifikasi dengan mengawal keadaan tindak balas (seperti suhu, tekanan dan masa).
Tindak balas biasanya dijalankan dalam persekitaran alkali untuk memastikan kecekapan pengeteran. Suhu tindak balas biasanya 50 ℃ ~ 100 ℃, dan masa tindak balas adalah beberapa jam. Dengan melaraskan jumlah etilena oksida, tahap penggantian produk akhir boleh dikawal, iaitu, berapa banyak kumpulan hidroksil dalam molekul selulosa digantikan oleh kumpulan hidroksietil.
4. Peneutralan dan pencucian
Selepas tindak balas eterifikasi selesai, bahan alkali dalam sistem tindak balas perlu dineutralkan. Peneutral yang biasa digunakan ialah bahan berasid, seperti asid asetik atau asid hidroklorik. Proses peneutralan akan meneutralkan lebihan alkali kepada garam, yang tidak akan menjejaskan prestasi produk.
Tindak balas peneutralan: Keluarkan produk daripada reaktor dan tambahkan jumlah asid yang sesuai untuk peneutralan sehingga nilai pH dalam sistem mencapai neutral. Proses ini bukan sahaja menghilangkan sisa alkali, tetapi juga mengurangkan kesan hasil sampingan tindak balas terhadap prestasi hidroksietil selulosa.
Pencucian dan penyahhidratan: Produk yang dinetralkan perlu dibasuh beberapa kali, biasanya dengan air atau etanol dan pelarut lain untuk membersihkan sisa kekotoran dan produk sampingan. Produk yang telah dibasuh didehidrasi dengan sentrifugasi, menekan penapis dan kaedah lain untuk mengurangkan kandungan lembapan.
5. Mengeringkan dan menghancurkan
Selepas mencuci dan dehidrasi, hidroksietil selulosa masih mengandungi sejumlah lembapan dan perlu dikeringkan lagi. Proses pengeringan boleh dilakukan dengan pengeringan udara atau pengeringan vakum untuk memastikan produk mempunyai kestabilan yang baik semasa penyimpanan dan penggunaan.
Pengeringan: Keringkan produk pada suhu tertentu (biasanya di bawah 60°C) untuk mengeluarkan sisa lembapan. Suhu pengeringan tidak boleh terlalu tinggi, jika tidak, ia boleh menyebabkan degradasi produk dan menjejaskan prestasinya.
Menghancur dan menyaring: Hidroksietil selulosa kering biasanya wujud dalam blok atau ketulan, dan mesti dihancurkan untuk mendapatkan serbuk halus. Produk yang dihancurkan juga perlu disaring untuk mendapatkan taburan saiz zarah yang memenuhi keperluan untuk memastikan keterlarutan dan keterserakan dalam aplikasi praktikal.
6. Pengujian dan pembungkusan produk akhir
Selepas pengilangan, hidroksietil selulosa perlu diuji kualiti untuk memastikan penunjuk prestasinya memenuhi keperluan standard. Item ujian biasanya termasuk:
Pengukuran kelikatan: Kelikatan hidroksietil selulosa selepas larut dalam air adalah penunjuk kualiti yang penting, yang mempengaruhi penggunaannya dalam salutan, pembinaan, bahan kimia harian dan bidang lain.
Kandungan lembapan: Uji kandungan lembapan produk untuk memastikan kestabilan penyimpanannya.
Darjah penggantian (DS) dan penggantian molar (MS): Tentukan tahap penggantian dan penggantian molar dalam produk melalui analisis kimia untuk memastikan kesan tindak balas pengeteran.
Selepas lulus ujian, hidroksietil selulosa akan dibungkus menjadi serbuk atau produk berbutir, biasanya dalam beg plastik kalis lembapan atau beg kertas untuk mengelakkannya daripada lembap atau tercemar.
Proses pembuatan selulosa hidroksietil terutamanya termasuk langkah-langkah pengekstrakan selulosa, rawatan alkali, tindak balas eterifikasi, peneutralan dan pencucian, pengeringan dan penghancuran. Keseluruhan proses bergantung kepada pengalkalian dan pengeteran dalam tindak balas kimia, dan selulosa diberi kelarutan air yang baik dan sifat penebalan dengan memperkenalkan kumpulan hidroksietil. Hydroxyethyl cellulose digunakan secara meluas dalam banyak industri, seperti pemekat untuk salutan, agen penahan air untuk bahan binaan, penstabil dalam produk kimia harian, dan lain-lain. Setiap pautan dalam proses pengeluaran perlu dikawal dengan ketat untuk memastikan kualiti yang tinggi dan prestasi yang stabil daripada produk tersebut.
Masa siaran: Okt-25-2024