Hidroxietilceluloza (HEC) este un polimer comun solubil în apă utilizat pe scară largă în industria chimică de zi cu zi, construcții, acoperiri, medicamente, alimente și alte industrii. Este un eter de celuloză neionic obținut prin modificarea chimică a celulozei naturale. Procesul de fabricație a hidroxietil celulozei implică reacții chimice complexe, inclusiv extracția celulozei, tratamentul de alcalinizare, reacția de eterificare etc. În continuare este o introducere detaliată a procesului său de fabricație.
1. Selectarea materiilor prime și extracția celulozei
Materia primă de bază a hidroxietilcelulozei este celuloza naturală, care provine în principal din lemn, bumbac sau alte fibre vegetale. Conținutul de celuloză din pereții celulelor plantelor este mare, iar celuloza pură poate fi extrasă din aceste materiale naturale prin mijloace mecanice sau chimice. Procesul de extracție include zdrobirea, îndepărtarea impurităților (cum ar fi lignina, hemiceluloza), albirea și alte etape.
Extracția celulozei: Celuloza naturală este de obicei tratată mecanic sau chimic pentru a îndepărta substanțele non-celulozice pentru a obține celuloză de înaltă puritate. Fibrele de bumbac, celuloza de lemn etc. pot fi toate surse comune de materii prime. În timpul procesului de tratament, alcalii (cum ar fi hidroxidul de sodiu) sunt folosite pentru a ajuta la dizolvarea componentelor non-celulozice, iar restul este în principal celuloză.
2. Tratament de alcalinizare
Celuloza purificată trebuie mai întâi alcalinizată. Această etapă este de a face grupările hidroxil de pe lanțul molecular al celulozei mai active, astfel încât acestea să poată reacționa mai ușor cu agentul de eterificare. Principalele etape ale tratamentului de alcalinizare sunt următoarele:
Reacția celulozei cu alcalii: celuloza este amestecată cu un alcali puternic (de obicei hidroxid de sodiu) pentru a produce celuloză alcalină (celuloză alcalină). Acest proces este de obicei realizat într-un mediu apos. Celuloza alcalină este produsul de reacție al celulozei și hidroxidului de sodiu. Această substanță are o structură mai slabă și o reactivitate mai mare, ceea ce este favorabil reacției ulterioare de eterificare.
Procesul de alcalinizare are loc în principal la temperatură și umiditate adecvate, de obicei în intervalul 20℃~30℃ timp de câteva ore pentru a se asigura că grupările hidroxil din moleculele de celuloză sunt complet activate.
3. Reacția de eterificare
Eterificarea este o etapă cheie în producerea de hidroxietil celuloză. Hidroxietil celuloza este produsă prin reacția celulozei alcaline cu oxidul de etilenă pentru a introduce grupări hidroxietil. Pașii specifici sunt următorii:
Reacția cu oxidul de etilenă: Celuloza alcalină reacționează cu o anumită cantitate de oxid de etilenă în anumite condiții de temperatură și presiune. Structura inelului din oxidul de etilenă se deschide pentru a forma o legătură eterică, reacționează cu grupările hidroxil din moleculele de celuloză și introduce grupări hidroxietil (–CH2CH2OH). Acest proces poate ajusta gradul de eterificare controlând condițiile de reacție (cum ar fi temperatura, presiunea și timpul).
Reacția se desfășoară de obicei într-un mediu alcalin pentru a asigura eficiența eterificării. Temperatura de reacție este în general de 50℃ ~ 100℃, iar timpul de reacție este de câteva ore. Prin ajustarea cantității de oxid de etilenă, se poate controla gradul de substituție al produsului final, adică câte grupări hidroxil din moleculele de celuloză sunt înlocuite cu grupări hidroxietil.
4. Neutralizare și spălare
După ce reacția de eterificare este finalizată, substanțele alcaline din sistemul de reacție trebuie neutralizate. Neutralizatorii utilizați în mod obișnuit sunt substanțele acide, cum ar fi acidul acetic sau acidul clorhidric. Procesul de neutralizare va neutraliza excesul de alcali în săruri, ceea ce nu va afecta performanța produsului.
Reacția de neutralizare: Scoateți produsul din reactor și adăugați o cantitate adecvată de acid pentru neutralizare până când valoarea pH-ului din sistem atinge neutru. Acest proces nu numai că îndepărtează alcalii reziduali, dar reduce și impactul subproduselor de reacție asupra performanței hidroxietil celulozei.
Spălare și deshidratare: Produsul neutralizat trebuie spălat de mai multe ori, de obicei cu apă sau etanol și alți solvenți pentru a îndepărta impuritățile reziduale și produsele secundare. Produsul spălat este deshidratat prin centrifugare, filtru presare și alte metode de reducere a conținutului de umiditate.
5. Uscarea și zdrobirea
După spălare și deshidratare, hidroxietil celuloza conține încă o anumită cantitate de umiditate și trebuie să fie uscată în continuare. Procesul de uscare poate fi efectuat prin uscare la aer sau uscare în vid pentru a se asigura că produsul are o bună stabilitate în timpul depozitării și utilizării.
Uscarea: Uscați produsul la o anumită temperatură (de obicei sub 60°C) pentru a îndepărta umezeala reziduală. Temperatura de uscare nu trebuie să fie prea mare, altfel poate provoca degradarea produsului și poate afecta performanța acestuia.
Zdrobire și cernure: Hidroxietil celuloza uscată există de obicei în blocuri sau bulgări și trebuie zdrobită pentru a obține o pulbere fină. Produsul zdrobit trebuie, de asemenea, să fie cernut pentru a obține o distribuție a dimensiunii particulelor care să îndeplinească cerințele pentru a asigura solubilitatea și dispersabilitatea acestuia în aplicații practice.
6. Testarea și ambalarea produselor finite
După fabricație, hidroxietil celuloza trebuie testată pentru calitate pentru a se asigura că indicatorii săi de performanță îndeplinesc cerințele standard. Elementele de testare includ de obicei:
Măsurarea vâscozității: Vâscozitatea hidroxietilcelulozei după dizolvarea în apă este un indicator de calitate important, care afectează utilizarea sa în acoperiri, construcții, produse chimice zilnice și alte domenii.
Conținutul de umiditate: Testați conținutul de umiditate al produsului pentru a asigura stabilitatea la depozitare.
Grad de substituție (DS) și substituție molară (MS): Determinați gradul de substituție și substituție molară în produs prin analiză chimică pentru a asigura efectul reacției de eterificare.
După trecerea testului, hidroxietil celuloza va fi ambalată în pulbere sau produse granulare, de obicei în pungi de plastic rezistente la umezeală sau pungi de hârtie pentru a preveni umezirea sau contaminarea acesteia.
Procesul de fabricație a hidroxietil celulozei include în principal etapele de extracție a celulozei, tratament de alcalinizare, reacție de eterificare, neutralizare și spălare, uscare și zdrobire. Întregul proces depinde de alcalinizarea și eterificarea în reacția chimică, iar celulozei i se conferă o bună solubilitate în apă și proprietăți de îngroșare prin introducerea de grupări hidroxietil. Hidroxietilceluloza este utilizată pe scară largă în multe industrii, cum ar fi agent de îngroșare pentru acoperiri, agent de reținere a apei pentru materiale de construcție, stabilizator în produsele chimice zilnice etc. Fiecare verigă din procesul de producție trebuie controlată strict pentru a asigura o calitate înaltă și o performanță stabilă. a produsului.
Ora postării: 25-oct-2024