กระบวนการผลิตไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสมีขั้นตอนอย่างไร?

ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส (HEC) เป็นอีเทอร์เซลลูโลสที่ไม่มีไอออนิกที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการก่อสร้าง การเคลือบ ปิโตรเลียม สารเคมีรายวัน และสาขาอื่นๆ มีความหนา การระงับ การกระจายตัว อิมัลซิฟิเคชัน การขึ้นรูปฟิล์ม คอลลอยด์ป้องกัน และคุณสมบัติอื่น ๆ ที่ดี และเป็นสารเพิ่มความข้นและความคงตัวที่สำคัญ

1. การเตรียมวัตถุดิบ
วัตถุดิบหลักของไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสคือเซลลูโลสธรรมชาติ เซลลูโลสมักสกัดจากไม้ ฝ้าย หรือพืชอื่นๆ กระบวนการสกัดเซลลูโลสนั้นค่อนข้างง่าย แต่ต้องใช้ความบริสุทธิ์สูงเพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย ด้วยเหตุนี้ จึงมักจะใช้วิธีการทางเคมีหรือทางกลเพื่อบำบัดเซลลูโลสล่วงหน้า รวมถึงการขจัดไขมัน ขจัดสิ่งเจือปน การฟอกขาว และขั้นตอนอื่นๆ เพื่อขจัดสิ่งเจือปนและส่วนประกอบที่ไม่ใช่เซลลูโลส

2. การบำบัดด้วยด่าง
การบำบัดด้วยด่างเป็นขั้นตอนสำคัญในกระบวนการผลิตไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส จุดประสงค์ของขั้นตอนนี้คือเพื่อกระตุ้นกลุ่มไฮดรอกซิล (-OH) บนสายโซ่โมเลกุลเซลลูโลสเพื่ออำนวยความสะดวกในปฏิกิริยาอีเทอร์ริฟิเคชันในภายหลัง สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) มักใช้เป็นสารทำให้เป็นด่าง กระบวนการเฉพาะคือ: ผสมเซลลูโลสกับสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์เพื่อให้เซลลูโลสขยายตัวเต็มที่และกระจายเซลลูโลสภายใต้สภาวะที่เป็นด่าง ในเวลานี้ หมู่ไฮดรอกซิลบนโมเลกุลเซลลูโลสจะมีความเคลื่อนไหวมากขึ้น เพื่อเตรียมพร้อมสำหรับปฏิกิริยาเอเธอริฟิเคชันที่ตามมา

3. ปฏิกิริยาอีเทอร์ริฟิเคชั่น
ปฏิกิริยาอีเธอริฟิเคชันเป็นขั้นตอนหลักในการผลิตไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส กระบวนการนี้คือการแนะนำเอทิลีนออกไซด์ (หรือที่เรียกว่าเอทิลีนออกไซด์) ให้กับเซลลูโลสหลังการบำบัดด้วยด่าง และทำปฏิกิริยากับหมู่ไฮดรอกซิลในโมเลกุลเซลลูโลสเพื่อผลิตไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส โดยปกติปฏิกิริยาจะดำเนินการในเครื่องปฏิกรณ์แบบปิด อุณหภูมิของปฏิกิริยาโดยทั่วไปจะถูกควบคุมที่ 50-100°C และเวลาในการทำปฏิกิริยามีตั้งแต่หลายชั่วโมงไปจนถึงมากกว่าสิบชั่วโมง ผลิตภัณฑ์สุดท้ายของปฏิกิริยาคืออีเทอร์เซลลูโลสไฮดรอกซีเอทิลเลตบางส่วน

4. การทำให้เป็นกลางและการซัก
หลังจากปฏิกิริยาเอเธอริฟิเคชันเสร็จสิ้น สารทำปฏิกิริยามักจะมีอัลคาไลและผลพลอยได้ที่ไม่ทำปฏิกิริยาจำนวนมาก เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสบริสุทธิ์ จะต้องดำเนินการทำให้เป็นกลางและการซักล้าง โดยปกติแล้ว กรดเจือจาง (เช่น กรดไฮโดรคลอริกเจือจาง) จะใช้ในการทำให้ด่างที่ตกค้างอยู่ในปฏิกิริยาเป็นกลาง จากนั้นสารตั้งต้นจะถูกล้างด้วยน้ำปริมาณมากซ้ำๆ เพื่อขจัดสิ่งเจือปนและผลพลอยได้ที่ละลายน้ำได้ ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสที่ล้างแล้วมีอยู่ในรูปของเค้กกรองแบบเปียก

5. ภาวะขาดน้ำและการทำให้แห้ง
เค้กเปียกหลังล้างจะมีปริมาณน้ำสูง และจำเป็นต้องทำให้แห้งและทำให้แห้งเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสที่เป็นผง โดยปกติแล้วการคายน้ำจะดำเนินการโดยการกรองแบบสุญญากาศหรือการแยกแบบแรงเหวี่ยงเพื่อกำจัดน้ำส่วนใหญ่ออก จากนั้นเค้กเปียกจะถูกส่งไปยังอุปกรณ์อบแห้งเพื่อทำแห้ง อุปกรณ์อบแห้งทั่วไป ได้แก่ เครื่องอบแห้งแบบดรัม เครื่องอบแห้งแบบแฟลช และเครื่องอบแห้งแบบสเปรย์ โดยทั่วไปอุณหภูมิในการอบแห้งจะถูกควบคุมที่ 60-120 ℃ เพื่อป้องกันไม่ให้อุณหภูมิที่มากเกินไปทำให้ผลิตภัณฑ์เสื่อมสภาพหรือเสื่อมประสิทธิภาพ

6. การบดและการคัดกรอง
ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสแห้งมักเป็นวัสดุบล็อกหรือเม็ดขนาดใหญ่ เพื่ออำนวยความสะดวกในการใช้งานและปรับปรุงการกระจายตัวของผลิตภัณฑ์ จำเป็นต้องบดและคัดกรอง การเจียรมักจะใช้เครื่องบดแบบกลไกเพื่อบดวัสดุก้อนใหญ่ให้เป็นผงละเอียด การคัดกรองคือการแยกอนุภาคหยาบที่มีขนาดอนุภาคไม่ถึงตามที่ต้องการในผงละเอียดผ่านตะแกรงที่มีรูรับแสงต่างกันเพื่อให้แน่ใจว่าผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายมีความละเอียดสม่ำเสมอ

7. บรรจุภัณฑ์และการเก็บรักษาผลิตภัณฑ์
ผลิตภัณฑ์ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสหลังจากการบดและคัดกรองมีความลื่นไหลและการกระจายตัวที่แน่นอน ซึ่งเหมาะสำหรับการใช้งานโดยตรงหรือการประมวลผลเพิ่มเติม ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายจำเป็นต้องได้รับการบรรจุและจัดเก็บเพื่อป้องกันความชื้น การปนเปื้อน หรือการเกิดออกซิเดชันระหว่างการขนส่งและการเก็บรักษา วัสดุบรรจุภัณฑ์ป้องกันความชื้นและป้องกันการเกิดออกซิเดชัน เช่น ถุงอลูมิเนียมฟอยล์หรือถุงคอมโพสิตหลายชั้น มักใช้สำหรับบรรจุภัณฑ์ หลังจากบรรจุภัณฑ์ ควรเก็บผลิตภัณฑ์ไว้ในสภาพแวดล้อมที่เย็นและแห้ง หลีกเลี่ยงแสงแดดโดยตรง รวมถึงสภาวะที่มีอุณหภูมิสูงและความชื้นสูง เพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพที่มั่นคง

กระบวนการผลิตไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสส่วนใหญ่รวมถึงการเตรียมวัตถุดิบ การบำบัดด้วยอัลคาไลเซชัน ปฏิกิริยาอีเธอริฟิเคชั่น การทำให้เป็นกลางและการซัก การคายน้ำและการอบแห้ง การบดและการคัดกรอง และบรรจุภัณฑ์และการเก็บรักษาผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย แต่ละขั้นตอนมีข้อกำหนดกระบวนการพิเศษและจุดควบคุมของตัวเอง เงื่อนไขการเกิดปฏิกิริยาและข้อกำหนดการดำเนินงานจำเป็นต้องได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวดในระหว่างกระบวนการผลิตเพื่อให้มั่นใจในคุณภาพและประสิทธิภาพการทำงานที่มั่นคงของผลิตภัณฑ์ วัสดุโพลีเมอร์มัลติฟังก์ชั่นนี้มีการใช้งานที่หลากหลายในการผลิตทางอุตสาหกรรมและชีวิตประจำวัน ซึ่งสะท้อนถึงความสำคัญที่ไม่อาจทดแทนได้