Paano ginawa ang hydroxyethyl cellulose?

Ang Hydroxyethyl Cellulose (HEC) ay isang karaniwang polymer na nalulusaw sa tubig na malawakang ginagamit sa pang-araw-araw na kemikal, konstruksyon, coatings, gamot, pagkain at iba pang industriya. Ito ay isang non-ionic cellulose eter na ginawa sa pamamagitan ng chemically modifying natural cellulose. Ang proseso ng pagmamanupaktura ng hydroxyethyl cellulose ay nagsasangkot ng mga kumplikadong reaksiyong kemikal, kabilang ang pagkuha ng selulusa, paggamot sa alkalisasyon, reaksyon ng eteripikasyon, atbp. Ang sumusunod ay isang detalyadong panimula sa proseso ng pagmamanupaktura nito.

1. Pagpili ng mga hilaw na materyales at pagkuha ng selulusa
Ang pangunahing hilaw na materyal ng hydroxyethyl cellulose ay natural na selulusa, na pangunahing nagmumula sa kahoy, koton o iba pang mga hibla ng halaman. Ang nilalaman ng selulusa sa mga dingding ng selula ng halaman ay mataas, at ang purong selulusa ay maaaring makuha mula sa mga likas na materyales na ito sa pamamagitan ng mekanikal o kemikal na paraan. Kasama sa proseso ng pagkuha ang pagdurog, pag-alis ng mga dumi (tulad ng lignin, hemicellulose), pagpapaputi at iba pang mga hakbang.

Pagkuha ng cellulose: Ang natural na selulusa ay karaniwang ginagamot sa mekanikal o kemikal upang alisin ang mga hindi selulusa na sangkap upang makakuha ng mataas na kadalisayan ng selulusa. Ang cotton fiber, wood pulp, atbp. ay maaaring lahat ay karaniwang pinagkukunan ng mga hilaw na materyales. Sa panahon ng proseso ng paggamot, ang alkali (tulad ng sodium hydroxide) ay ginagamit upang tumulong sa pagtunaw ng mga non-cellulose na bahagi, at ang natitira ay pangunahing selulusa.
2. Alkalization paggamot
Ang purified cellulose ay dapat munang maging alkalized. Ang hakbang na ito ay upang gawing mas aktibo ang mga hydroxyl group sa cellulose molecular chain upang mas madali silang mag-react sa etherifying agent. Ang mga pangunahing hakbang ng paggamot sa alkalisasyon ay ang mga sumusunod:

Reaksyon ng selulusa sa alkali: ang selulusa ay hinahalo sa isang malakas na alkali (karaniwan ay sodium hydroxide) upang makagawa ng alkali cellulose (Alkali Cellulose). Ang prosesong ito ay karaniwang isinasagawa sa isang may tubig na daluyan. Ang alkali cellulose ay ang reaksyong produkto ng selulusa at sodium hydroxide. Ang sangkap na ito ay may mas maluwag na istraktura at mas mataas na reaktibiti, na nakakatulong sa kasunod na reaksyon ng etherification.
Pangunahing nangyayari ang proseso ng alkalization sa naaangkop na temperatura at halumigmig, kadalasan sa hanay ng 20 ℃ ~ 30 ℃ para sa ilang oras upang matiyak na ang mga hydroxyl group sa mga molekula ng selulusa ay ganap na naisaaktibo.

3. Reaksyon ng eteripikasyon
Ang etherification ay isang mahalagang hakbang sa paggawa ng hydroxyethyl cellulose. Ang hydroxyethyl cellulose ay ginawa sa pamamagitan ng pag-react ng alkali cellulose sa ethylene oxide upang ipakilala ang mga hydroxyethyl group. Ang mga tiyak na hakbang ay ang mga sumusunod:

Reaksyon sa ethylene oxide: Ang alkali cellulose ay tumutugon sa isang tiyak na halaga ng ethylene oxide sa ilalim ng ilang partikular na kondisyon ng temperatura at presyon. Ang istruktura ng singsing sa ethylene oxide ay bumubukas upang bumuo ng isang eter bond, tumutugon sa mga hydroxyl group sa cellulose molecule, at nagpapakilala ng hydroxyethyl group (–CH2CH2OH). Maaaring isaayos ng prosesong ito ang antas ng etherification sa pamamagitan ng pagkontrol sa mga kondisyon ng reaksyon (tulad ng temperatura, presyon, at oras).
Ang reaksyon ay karaniwang isinasagawa sa isang alkaline na kapaligiran upang matiyak ang kahusayan ng etherification. Ang temperatura ng reaksyon sa pangkalahatan ay 50 ℃ ~ 100 ℃, at ang oras ng reaksyon ay ilang oras. Sa pamamagitan ng pagsasaayos ng dami ng ethylene oxide, ang antas ng pagpapalit ng pangwakas na produkto ay maaaring kontrolin, iyon ay, kung gaano karaming mga hydroxyl group sa cellulose molecule ang pinalitan ng hydroxyethyl group.

4. Neutralisasyon at paghuhugas
Matapos makumpleto ang reaksyon ng etherification, ang mga alkalina na sangkap sa sistema ng reaksyon ay kailangang neutralisahin. Ang mga karaniwang ginagamit na neutralizer ay mga acidic na sangkap, tulad ng acetic acid o hydrochloric acid. Ang proseso ng neutralisasyon ay neutralisahin ang labis na alkali sa mga asing-gamot, na hindi makakaapekto sa pagganap ng produkto.

Reaksyon ng neutralisasyon: Alisin ang produkto mula sa reaktor at magdagdag ng naaangkop na dami ng acid para sa neutralisasyon hanggang sa maging neutral ang pH value sa system. Ang prosesong ito ay hindi lamang nag-aalis ng natitirang alkali, ngunit binabawasan din ang epekto ng mga by-product ng reaksyon sa pagganap ng hydroxyethyl cellulose.

Paghuhugas at pag-aalis ng tubig: Ang neutralized na produkto ay kailangang hugasan nang maraming beses, kadalasan ay may tubig o ethanol at iba pang mga solvents upang mahugasan ang mga natitirang dumi at mga by-product. Ang nahugasan na produkto ay na-dehydrate sa pamamagitan ng centrifugation, filter pressing at iba pang mga paraan upang bawasan ang moisture content.

5. Pagpapatuyo at pagdurog
Pagkatapos ng paghuhugas at pag-dehydration, ang hydroxyethyl cellulose ay naglalaman pa rin ng isang tiyak na halaga ng kahalumigmigan at kailangang patuyuin pa. Ang proseso ng pagpapatayo ay maaaring isagawa sa pamamagitan ng air drying o vacuum drying upang matiyak na ang produkto ay may mahusay na katatagan sa panahon ng pag-iimbak at paggamit.

Pagpapatuyo: Patuyuin ang produkto sa isang tiyak na temperatura (karaniwan ay mas mababa sa 60°C) upang alisin ang natitirang kahalumigmigan. Ang temperatura ng pagpapatayo ay hindi dapat masyadong mataas, kung hindi, maaari itong magdulot ng pagkasira ng produkto at makaapekto sa pagganap nito.

Pagdurog at screening: Ang pinatuyong hydroxyethyl cellulose ay karaniwang umiiral sa mga bloke o bukol, at dapat durugin upang makakuha ng pinong pulbos. Ang durog na produkto ay kailangan ding i-screen upang makakuha ng pamamahagi ng laki ng particle na nakakatugon sa mga kinakailangan upang matiyak ang solubility at dispersibility nito sa mga praktikal na aplikasyon.

6. Pagsubok at pag-iimpake ng mga huling produkto
Pagkatapos ng pagmamanupaktura, ang hydroxyethyl cellulose ay kailangang masuri para sa kalidad upang matiyak na ang mga tagapagpahiwatig ng pagganap nito ay nakakatugon sa mga karaniwang kinakailangan. Karaniwang kinabibilangan ng mga item sa pagsubok ang:

Pagsusukat ng lagkit: Ang lagkit ng hydroxyethyl cellulose pagkatapos matunaw sa tubig ay isang mahalagang tagapagpahiwatig ng kalidad, na nakakaapekto sa paggamit nito sa mga coatings, construction, pang-araw-araw na kemikal at iba pang larangan.
Nilalaman ng kahalumigmigan: Subukan ang nilalaman ng kahalumigmigan ng produkto upang matiyak ang katatagan ng imbakan nito.
Degree of substitution (DS) at molar substitution (MS): Tukuyin ang antas ng substitution at molar substitution sa produkto sa pamamagitan ng chemical analysis upang matiyak ang epekto ng etherification reaction.
Pagkatapos makapasa sa pagsusulit, ang hydroxyethyl cellulose ay ipapakete sa mga pulbos o butil-butil na mga produkto, kadalasan sa mga moisture-proof na plastic bag o paper bag upang maiwasan itong mamasa o mahawa.

Ang proseso ng pagmamanupaktura ng hydroxyethyl cellulose ay pangunahing kasama ang mga hakbang ng pagkuha ng selulusa, paggamot sa alkalization, reaksyon ng etherification, neutralisasyon at paghuhugas, pagpapatuyo at pagdurog. Ang buong proseso ay nakasalalay sa alkalization at etherification sa kemikal na reaksyon, at ang selulusa ay binibigyan ng mahusay na solubility sa tubig at mga katangian ng pampalapot sa pamamagitan ng pagpapakilala ng mga hydroxyethyl group. Ang hydroxyethyl cellulose ay malawakang ginagamit sa maraming industriya, tulad ng pampalapot para sa mga coatings, water-retaining agent para sa mga materyales sa gusali, stabilizer sa pang-araw-araw na produktong kemikal, atbp. Ang bawat link sa proseso ng produksyon ay kailangang mahigpit na kontrolin upang matiyak ang mataas na kalidad at matatag na pagganap ng produkto.