Hydroksyetyloceluloza (HEC) jest powszechnym, rozpuszczalnym w wodzie polimerem, szeroko stosowanym w codziennych chemikaliach, budownictwie, powłokach, medycynie, żywności i innych gałęziach przemysłu. Jest to niejonowy eter celulozy otrzymywany poprzez chemiczną modyfikację naturalnej celulozy. Proces wytwarzania hydroksyetylocelulozy obejmuje złożone reakcje chemiczne, w tym ekstrakcję celulozy, obróbkę alkalizacji, reakcję eteryfikacji itp. Poniżej znajduje się szczegółowe wprowadzenie do procesu produkcyjnego.
1. Dobór surowców i ekstrakcja celulozy
Podstawowym surowcem hydroksyetylocelulozy jest celuloza naturalna, która pochodzi głównie z drewna, bawełny lub innych włókien roślinnych. Zawartość celulozy w ścianach komórkowych roślin jest wysoka, a czystą celulozę można ekstrahować z tych naturalnych materiałów metodami mechanicznymi lub chemicznymi. Proces ekstrakcji obejmuje kruszenie, usuwanie zanieczyszczeń (takich jak lignina, hemiceluloza), wybielanie i inne etapy.
Ekstrakcja celulozy: Naturalna celuloza jest zwykle poddawana obróbce mechanicznej lub chemicznej w celu usunięcia substancji niecelulozowych w celu uzyskania celulozy o wysokiej czystości. Włókno bawełniane, miazga drzewna itp. mogą być powszechnymi źródłami surowców. W procesie obróbki stosuje się zasady (takie jak wodorotlenek sodu), które pomagają rozpuścić składniki niecelulozowe, a pozostała część to głównie celuloza.
2. Leczenie alkalizujące
Oczyszczoną celulozę należy najpierw zalkalizować. Ten etap ma na celu zwiększenie aktywności grup hydroksylowych w łańcuchu cząsteczkowym celulozy, tak aby mogły łatwiej reagować ze środkiem eteryfikującym. Główne etapy obróbki alkalizacji są następujące:
Reakcja celulozy z zasadą: celulozę miesza się z mocną zasadą (zwykle wodorotlenkiem sodu) w celu wytworzenia celulozy alkalicznej (celulozy alkalicznej). Proces ten zwykle prowadzi się w środowisku wodnym. Celuloza alkaliczna jest produktem reakcji celulozy i wodorotlenku sodu. Substancja ta ma luźniejszą strukturę i większą reaktywność, co sprzyja późniejszej reakcji eteryfikacji.
Proces alkalizacji zachodzi głównie w odpowiedniej temperaturze i wilgotności, zwykle w zakresie 20 ℃ ~ 30 ℃ przez kilka godzin, aby zapewnić pełną aktywację grup hydroksylowych w cząsteczkach celulozy.
3. Reakcja eteryfikacji
Eteryfikacja jest kluczowym etapem w produkcji hydroksyetylocelulozy. Hydroksyetylocelulozę wytwarza się w wyniku reakcji celulozy alkalicznej z tlenkiem etylenu w celu wprowadzenia grup hydroksyetylowych. Konkretne kroki są następujące:
Reakcja z tlenkiem etylenu: Celuloza alkaliczna reaguje z pewną ilością tlenku etylenu w określonych warunkach temperatury i ciśnienia. Struktura pierścieniowa w tlenku etylenu otwiera się, tworząc wiązanie eterowe, reaguje z grupami hydroksylowymi w cząsteczkach celulozy i wprowadza grupy hydroksyetylowe (–CH2CH2OH). W procesie tym można dostosować stopień eteryfikacji poprzez kontrolowanie warunków reakcji (takich jak temperatura, ciśnienie i czas).
Reakcję zwykle prowadzi się w środowisku zasadowym, aby zapewnić skuteczność eteryfikacji. Temperatura reakcji wynosi na ogół 50 ℃ ~ 100 ℃, a czas reakcji wynosi kilka godzin. Dostosowując ilość tlenku etylenu, można kontrolować stopień podstawienia produktu końcowego, czyli ile grup hydroksylowych w cząsteczkach celulozy zastąpiono grupami hydroksyetylowymi.
4. Neutralizacja i mycie
Po zakończeniu reakcji eteryfikacji należy zneutralizować substancje alkaliczne w układzie reakcyjnym. Powszechnie stosowanymi neutralizatorami są substancje kwaśne, takie jak kwas octowy lub kwas solny. Proces neutralizacji zneutralizuje nadmiar alkaliów w sole, co nie będzie miało wpływu na działanie produktu.
Reakcja neutralizacji: Wyjmij produkt z reaktora i dodaj odpowiednią ilość kwasu do neutralizacji, aż wartość pH w układzie osiągnie wartość obojętną. Proces ten nie tylko usuwa resztkowe zasady, ale także zmniejsza wpływ produktów ubocznych reakcji na działanie hydroksyetylocelulozy.
Mycie i odwadnianie: Zneutralizowany produkt należy kilkakrotnie umyć, zwykle wodą lub etanolem i innymi rozpuszczalnikami, aby zmyć resztki zanieczyszczeń i produktów ubocznych. Przemyty produkt odwadnia się poprzez wirowanie, prasowanie filtracyjne i inne metody mające na celu zmniejszenie zawartości wilgoci.
5. Suszenie i kruszenie
Po umyciu i odwodnieniu hydroksyetyloceluloza nadal zawiera pewną ilość wilgoci i wymaga dalszego suszenia. Proces suszenia można przeprowadzić poprzez suszenie na powietrzu lub suszenie próżniowe, aby zapewnić dobrą stabilność produktu podczas przechowywania i stosowania.
Suszenie: Suszyć produkt w określonej temperaturze (zwykle poniżej 60°C), aby usunąć resztki wilgoci. Temperatura suszenia nie powinna być zbyt wysoka, w przeciwnym razie może to spowodować degradację produktu i wpłynąć na jego działanie.
Kruszenie i przesiewanie: Suszona hydroksyetyloceluloza zwykle występuje w blokach lub grudkach i należy ją rozdrobnić w celu uzyskania drobnego proszku. Rozdrobniony produkt należy również przesiać w celu uzyskania rozkładu wielkości cząstek spełniającego wymagania zapewniające jego rozpuszczalność i dyspergowalność w praktycznych zastosowaniach.
6. Testowanie i pakowanie produktów końcowych
Po wyprodukowaniu hydroksyetylocelulozę należy poddać testom jakości, aby upewnić się, że jej wskaźniki wydajności spełniają standardowe wymagania. Elementy testowe zazwyczaj obejmują:
Pomiar lepkości: Lepkość hydroksyetylocelulozy po rozpuszczeniu w wodzie jest ważnym wskaźnikiem jakości, który wpływa na jej zastosowanie w powłokach, budownictwie, chemii gospodarczej i innych dziedzinach.
Zawartość wilgoci: Sprawdź zawartość wilgoci w produkcie, aby zapewnić jego stabilność podczas przechowywania.
Stopień podstawienia (DS) i podstawienia molowego (MS): Określ stopień podstawienia i podstawienia molowego w produkcie poprzez analizę chemiczną, aby upewnić się, że zachodzi reakcja eteryfikacji.
Po przejściu testu hydroksyetyloceluloza będzie pakowana w produkty w postaci proszku lub granulatu, zwykle w odporne na wilgoć torby plastikowe lub torby papierowe, aby zapobiec jej zawilgoceniu lub zanieczyszczeniu.
Proces wytwarzania hydroksyetylocelulozy obejmuje głównie etapy ekstrakcji celulozy, obróbki alkalizacji, reakcji eteryfikacji, neutralizacji i przemywania, suszenia i kruszenia. Cały proces polega na alkalizacji i eteryfikacji w reakcji chemicznej, a celulozie uzyskuje się dobrą rozpuszczalność w wodzie i właściwości zagęszczające poprzez wprowadzenie grup hydroksyetylowych. Hydroksyetyloceluloza jest szeroko stosowana w wielu gałęziach przemysłu, takich jak zagęszczacz do powłok, środek zatrzymujący wodę w materiałach budowlanych, stabilizator w codziennych produktach chemicznych itp. Każde ogniwo procesu produkcyjnego musi być ściśle kontrolowane, aby zapewnić wysoką jakość i stabilne działanie produktu.
Czas publikacji: 25 października 2024 r