Гидроксиэтилцеллюлоза (ГЭЦ) — это распространенный водорастворимый полимер, широко используемый в повседневной химической промышленности, строительстве, производстве покрытий, медицине, пищевой и других отраслях промышленности. Это неионный эфир целлюлозы, полученный путем химической модификации натуральной целлюлозы. Процесс производства гидроксиэтилцеллюлозы включает в себя сложные химические реакции, включая экстракцию целлюлозы, обработку подщелачиванием, реакцию этерификации и т. д. Ниже приводится подробное описание процесса ее производства.
1. Выбор сырья и экстракция целлюлозы.
Основным сырьем для гидроксиэтилцеллюлозы является натуральная целлюлоза, которую в основном получают из древесины, хлопка или других растительных волокон. Содержание целлюлозы в стенках растительных клеток велико, и из этих природных материалов можно извлечь чистую целлюлозу механическим или химическим путем. Процесс экстракции включает дробление, удаление примесей (таких как лигнин, гемицеллюлоза), отбеливание и другие этапы.
Экстракция целлюлозы. Природную целлюлозу обычно подвергают механической или химической обработке для удаления нецеллюлозных веществ и получения целлюлозы высокой чистоты. Хлопковое волокно, древесная масса и т. д. могут быть обычными источниками сырья. В процессе обработки щелочь (например, гидроксид натрия) используется для растворения нецеллюлозных компонентов, а оставшаяся часть представляет собой в основном целлюлозу.
2. Лечение подщелачиванием
Очищенную целлюлозу предварительно необходимо подщелачивать. Этот шаг призван сделать гидроксильные группы в молекулярной цепи целлюлозы более активными, чтобы они могли легче реагировать с этерифицирующим агентом. Основные этапы подщелачивающей обработки следующие:
Реакция целлюлозы со щелочью: целлюлозу смешивают с сильной щелочью (обычно гидроксидом натрия) с получением щелочной целлюлозы (щелочной целлюлозы). Этот процесс обычно проводят в водной среде. Щелочная целлюлоза представляет собой продукт реакции целлюлозы и гидроксида натрия. Это вещество имеет более рыхлую структуру и более высокую реакционную способность, что способствует последующей реакции этерификации.
Процесс подщелачивания в основном происходит при соответствующей температуре и влажности, обычно в диапазоне 20–30 ℃, в течение нескольких часов, чтобы гарантировать полную активацию гидроксильных групп в молекулах целлюлозы.
3. Реакция этерификации.
Этерификация является ключевым этапом в производстве гидроксиэтилцеллюлозы. Гидроксиэтилцеллюлозу получают путем взаимодействия щелочной целлюлозы с оксидом этилена с введением гидроксиэтильных групп. Конкретные шаги заключаются в следующем:
Реакция с оксидом этилена: Щелочная целлюлоза реагирует с определенным количеством оксида этилена при определенных условиях температуры и давления. Кольцевая структура оксида этилена раскрывается с образованием эфирной связи, реагирует с гидроксильными группами молекул целлюлозы и вводит гидроксиэтильные группы (–CH2CH2OH). В этом процессе можно регулировать степень этерификации, контролируя условия реакции (такие как температура, давление и время).
Реакцию обычно проводят в щелочной среде, чтобы обеспечить эффективность этерификации. Температура реакции обычно составляет 50℃~100℃, а время реакции составляет несколько часов. Регулируя количество этиленоксида, можно контролировать степень замещения конечного продукта, то есть сколько гидроксильных групп в молекулах целлюлозы замещается гидроксиэтильными группами.
4. Нейтрализация и промывка.
После завершения реакции этерификации щелочные вещества в реакционной системе необходимо нейтрализовать. Обычно используемые нейтрализаторы представляют собой кислотные вещества, такие как уксусная кислота или соляная кислота. Процесс нейтрализации нейтрализует избыток щелочи в соли, что не повлияет на работу продукта.
Реакция нейтрализации: извлеките продукт из реактора и добавьте необходимое количество кислоты для нейтрализации до тех пор, пока значение pH в системе не достигнет нейтрального значения. Этот процесс не только удаляет остатки щелочи, но и снижает влияние побочных продуктов реакции на производительность гидроксиэтилцеллюлозы.
Промывка и обезвоживание: Нейтрализованный продукт необходимо промыть несколько раз, обычно водой или этанолом и другими растворителями, чтобы смыть остаточные примеси и побочные продукты. Промытый продукт обезвоживают центрифугированием, фильтр-прессованием и другими методами для снижения содержания влаги.
5. Сушка и измельчение.
После промывки и обезвоживания гидроксиэтилцеллюлоза все еще содержит определенное количество влаги и требует дальнейшей сушки. Процесс сушки может осуществляться путем сушки на воздухе или вакуумной сушки, чтобы обеспечить хорошую стабильность продукта при хранении и использовании.
Сушка: сушите изделие при определенной температуре (обычно ниже 60°C), чтобы удалить остаточную влагу. Температура сушки не должна быть слишком высокой, иначе это может привести к ухудшению качества продукта и ухудшению его характеристик.
Дробление и сортировка. Высушенная гидроксиэтилцеллюлоза обычно существует в виде блоков или комков, и ее необходимо измельчить для получения мелкого порошка. Измельченный продукт также необходимо просеивать для получения гранулометрического состава, соответствующего требованиям, обеспечивающим его растворимость и диспергируемость при практическом применении.
6. Тестирование и упаковка готовой продукции.
После производства гидроксиэтилцеллюлозу необходимо проверить на качество, чтобы убедиться в соответствии ее эксплуатационных показателей требованиям стандарта. Элементы тестирования обычно включают в себя:
Измерение вязкости: вязкость гидроксиэтилцеллюлозы после растворения в воде является важным показателем качества, который влияет на ее использование в покрытиях, строительстве, бытовой химии и других областях.
Содержание влаги: проверьте содержание влаги в продукте, чтобы убедиться в его стабильности при хранении.
Степень замещения (DS) и молярное замещение (MS): Определите степень замещения и молярное замещение в продукте с помощью химического анализа, чтобы убедиться в эффекте реакции этерификации.
После прохождения теста гидроксиэтилцеллюлозу упаковывают в порошкообразные или гранулированные продукты, обычно во влагонепроницаемые пластиковые пакеты или бумажные пакеты, чтобы предотвратить ее намокание или загрязнение.
Процесс производства гидроксиэтилцеллюлозы в основном включает этапы экстракции целлюлозы, обработки подщелачиванием, реакции этерификации, нейтрализации и промывки, сушки и измельчения. Весь процесс зависит от подщелачивания и этерификации в химической реакции, а целлюлозе придается хорошая растворимость в воде и загущающие свойства за счет введения гидроксиэтильных групп. Гидроксиэтилцеллюлоза широко используется во многих отраслях промышленности, например, в качестве загустителя для покрытий, водоудерживающего агента для строительных материалов, стабилизатора в повседневной химической продукции и т. д. Каждое звено производственного процесса должно строго контролироваться, чтобы обеспечить высокое качество и стабильную работу. продукта.
Время публикации: 25 октября 2024 г.