Hydroxyethylcellulose (HEC) is een veelgebruikt wateroplosbaar polymeer dat veel wordt gebruikt in de dagelijkse chemicaliën, de bouw, coatings, de geneeskunde, de voeding en andere industrieën. Het is een niet-ionische cellulose-ether die wordt gemaakt door natuurlijke cellulose chemisch te modificeren. Het productieproces van hydroxyethylcellulose omvat complexe chemische reacties, waaronder cellulose-extractie, alkalisatiebehandeling, veretheringsreactie, enz. Hieronder volgt een gedetailleerde inleiding tot het productieproces.
1. Selectie van grondstoffen en extractie van cellulose
De basisgrondstof van hydroxyethylcellulose is natuurlijke cellulose, die voornamelijk afkomstig is van hout, katoen of andere plantaardige vezels. Het cellulosegehalte in de celwanden van planten is hoog en uit deze natuurlijke materialen kan op mechanische of chemische wijze pure cellulose worden gewonnen. Het extractieproces omvat pletten, verwijderen van onzuiverheden (zoals lignine, hemicellulose), bleken en andere stappen.
Cellulose-extractie: Natuurlijke cellulose wordt gewoonlijk mechanisch of chemisch behandeld om niet-cellulosestoffen te verwijderen om zo zeer zuivere cellulose te verkrijgen. Katoenvezels, houtpulp, enz. kunnen allemaal veel voorkomende grondstoffenbronnen zijn. Tijdens het behandelingsproces wordt alkali (zoals natriumhydroxide) gebruikt om niet-cellulosecomponenten op te lossen, en de rest is voornamelijk cellulose.
2. Alkalisatiebehandeling
De gezuiverde cellulose moet eerst alkalisch worden gemaakt. Deze stap is bedoeld om de hydroxylgroepen op de moleculaire keten van cellulose actiever te maken, zodat ze gemakkelijker kunnen reageren met het veretheringsmiddel. De belangrijkste stappen van de alkalisatiebehandeling zijn als volgt:
Reactie van cellulose met alkali: cellulose wordt gemengd met een sterke alkali (meestal natriumhydroxide) om alkalicellulose (alkalicellulose) te produceren. Dit proces wordt gewoonlijk uitgevoerd in een waterig medium. Alkalicellulose is het reactieproduct van cellulose en natriumhydroxide. Deze stof heeft een lossere structuur en een hogere reactiviteit, wat bevorderlijk is voor de daaropvolgende veretheringsreactie.
Het alkalisatieproces vindt voornamelijk plaats bij de juiste temperatuur en vochtigheid, meestal in het bereik van 20 ℃ ~ 30 ℃ gedurende enkele uren om ervoor te zorgen dat de hydroxylgroepen in de cellulosemoleculen volledig worden geactiveerd.
3. Veretheringsreactie
Verethering is een belangrijke stap in de productie van hydroxyethylcellulose. Hydroxyethylcellulose wordt geproduceerd door alkalicellulose te laten reageren met ethyleenoxide om hydroxyethylgroepen te introduceren. De specifieke stappen zijn als volgt:
Reactie met ethyleenoxide: Alkalicellulose reageert met een bepaalde hoeveelheid ethyleenoxide onder bepaalde temperatuur- en drukomstandigheden. De ringstructuur in ethyleenoxide gaat open en vormt een etherbinding, reageert met de hydroxylgroepen in de cellulosemoleculen en introduceert hydroxyethylgroepen (–CH2CH2OH). Dit proces kan de mate van verethering aanpassen door de reactieomstandigheden (zoals temperatuur, druk en tijd) te regelen.
De reactie wordt gewoonlijk uitgevoerd in een alkalisch milieu om de efficiëntie van de verethering te garanderen. De reactietemperatuur is over het algemeen 50 ℃ ~ 100 ℃ en de reactietijd bedraagt enkele uren. Door de hoeveelheid ethyleenoxide aan te passen kan de mate van substitutie van het eindproduct worden geregeld, dat wil zeggen hoeveel hydroxylgroepen in de cellulosemoleculen worden vervangen door hydroxyethylgroepen.
4. Neutralisatie en wassen
Nadat de veretheringsreactie is voltooid, moeten de alkalische stoffen in het reactiesysteem worden geneutraliseerd. Veelgebruikte neutralisatoren zijn zure stoffen, zoals azijnzuur of zoutzuur. Het neutralisatieproces neutraliseert de overtollige alkali tot zouten, wat de prestaties van het product niet beïnvloedt.
Neutralisatiereactie: Haal het product uit de reactor en voeg een geschikte hoeveelheid zuur toe voor neutralisatie totdat de pH-waarde in het systeem neutraal is. Dit proces verwijdert niet alleen resterende alkali, maar vermindert ook de impact van reactiebijproducten op de prestaties van hydroxyethylcellulose.
Wassen en dehydrateren: Het geneutraliseerde product moet verschillende keren worden gewassen, meestal met water of ethanol en andere oplosmiddelen, om resterende onzuiverheden en bijproducten weg te spoelen. Het gewassen product wordt gedehydrateerd door centrifugeren, filterpersen en andere methoden om het vochtgehalte te verminderen.
5. Drogen en vermalen
Na het wassen en drogen bevat de hydroxyethylcellulose nog een bepaalde hoeveelheid vocht en moet deze verder gedroogd worden. Het droogproces kan worden uitgevoerd door luchtdrogen of vacuümdrogen om ervoor te zorgen dat het product een goede stabiliteit heeft tijdens opslag en gebruik.
Drogen: Droog het product op een bepaalde temperatuur (meestal onder de 60°C) om restvocht te verwijderen. De droogtemperatuur mag niet te hoog zijn, anders kan dit productdegradatie veroorzaken en de prestaties beïnvloeden.
Vermalen en zeven: De gedroogde hydroxyethylcellulose bestaat gewoonlijk in blokken of klonten en moet worden vermalen om een fijn poeder te verkrijgen. Het gemalen product moet ook worden gezeefd om een deeltjesgrootteverdeling te verkrijgen die voldoet aan de vereisten om de oplosbaarheid en dispergeerbaarheid ervan in praktische toepassingen te garanderen.
6. Testen en verpakken van eindproducten
Na productie moet hydroxyethylcellulose op kwaliteit worden getest om ervoor te zorgen dat de prestatie-indicatoren aan de standaardvereisten voldoen. Testitems omvatten meestal:
Viscositeitsmeting: De viscositeit van hydroxyethylcellulose na oplossing in water is een belangrijke kwaliteitsindicator, die van invloed is op het gebruik ervan in coatings, de bouw, dagelijkse chemicaliën en andere gebieden.
Vochtgehalte: Test het vochtgehalte van het product om de opslagstabiliteit te garanderen.
Substitutiegraad (DS) en molaire substitutie (MS): Bepaal de substitutiegraad en molaire substitutie in het product door middel van chemische analyse om het effect van de veretheringsreactie te garanderen.
Na het doorstaan van de test wordt hydroxyethylcellulose verpakt in poeder- of korrelvormige producten, meestal in vochtbestendige plastic zakken of papieren zakken om te voorkomen dat het vochtig of vervuild raakt.
Het productieproces van hydroxyethylcellulose omvat voornamelijk de stappen van cellulose-extractie, alkalisatiebehandeling, veretheringsreactie, neutralisatie en wassen, drogen en breken. Het hele proces is afhankelijk van de alkalisatie en verethering in de chemische reactie, en de cellulose krijgt goede wateroplosbaarheid en verdikkingseigenschappen door de introductie van hydroxyethylgroepen. Hydroxyethylcellulose wordt veel gebruikt in vele industrieën, zoals verdikkingsmiddel voor coatings, watervasthoudend middel voor bouwmaterialen, stabilisator in dagelijkse chemische producten, enz. Elke schakel in het productieproces moet strikt worden gecontroleerd om de hoge kwaliteit en stabiele prestaties te garanderen van het product.
Posttijd: 25 oktober 2024