عملية الإنتاج وأداء هيدروكسي إيثيل السليلوز (HEC)

أنا. مقدمة

هيدروكسي إيثيل السليلوز (HEC) هو بوليمر غير أيوني قابل للذوبان في الماء يستخدم على نطاق واسع في استخراج النفط والطلاء والبناء والمواد الكيميائية اليومية وصناعة الورق وغيرها من المجالات. يتم الحصول على HEC عن طريق التعديل الكيميائي للسليلوز، ويتم تحديد خصائصه واستخداماته بشكل أساسي من خلال بدائل الهيدروكسي إيثيل الموجودة على جزيئات السليلوز.

ثانيا. عملية الإنتاج

تتضمن عملية إنتاج HEC بشكل أساسي الخطوات التالية: أثير السليلوز والغسيل والتجفيف والتجفيف والطحن. وفيما يلي مقدمة تفصيلية لكل خطوة:

أثير السليلوز

تتم معالجة السليلوز أولاً بالقلويات لتكوين السليلوز القلوي (السليلوز القلوي). تتم هذه العملية عادة في مفاعل يستخدم محلول هيدروكسيد الصوديوم لمعالجة السليلوز الطبيعي لتكوين السليلوز القلوي. التفاعل الكيميائي هو كما يلي:

خلية-OH+NaOH←خلية-O-Na+H2Oخلية-OH+NaOH←خلية-O-Na+H2O

ثم يتفاعل السليلوز القلوي مع أكسيد الإيثيلين لتكوين هيدروكسي إيثيل السليلوز. يتم التفاعل تحت ضغط مرتفع، عادة 30-100 درجة مئوية، ويكون التفاعل المحدد كما يلي:

خلية-O-Na+CH2CH2O → خلية-O-CH2CH2OHخلية-O-Na+CH 2CH 2O → خلية-O-CH 2CH 2OH

يتطلب هذا التفاعل تحكمًا دقيقًا في درجة الحرارة والضغط وكمية أكسيد الإيثيلين المضافة لضمان تجانس وجودة المنتج.

غسل

يحتوي HEC الخام الناتج عادةً على قلويات غير متفاعلة وأكسيد الإيثيلين ومنتجات ثانوية أخرى، والتي يجب إزالتها عن طريق الغسيل المائي المتعدد أو الغسيل بالمذيبات العضوية. مطلوب كمية كبيرة من الماء أثناء عملية غسل المياه، ويجب معالجة وتصريف مياه الصرف الصحي بعد الغسيل.

جفاف

يحتاج HEC الرطب بعد الغسيل إلى التجفيف، عادةً عن طريق الترشيح الفراغي أو الفصل بالطرد المركزي لتقليل محتوى الرطوبة.

تجفيف

يتم تجفيف HEC المجفف، عادةً عن طريق التجفيف بالرش أو التجفيف السريع. يجب التحكم بدقة في درجة الحرارة والوقت أثناء عملية التجفيف لتجنب التدهور أو التكتل في درجات الحرارة العالية.

طحن

يجب طحن كتلة HEC المجففة وغربلتها لتحقيق توزيع موحد لحجم الجسيمات، وفي النهاية تشكيل مسحوق أو منتج حبيبي.

ثالثا. خصائص الأداء

الذوبان في الماء

تتمتع HEC بقابلية جيدة للذوبان في الماء ويمكن أن تذوب بسرعة في الماء البارد والساخن لتكوين محلول شفاف أو نصف شفاف. خاصية الذوبان هذه تجعله يستخدم على نطاق واسع كمثخن ومثبت في الطلاء والمنتجات الكيميائية اليومية.

سماكة

يظهر HEC تأثير سماكة قوي في المحلول المائي، وتزداد لزوجته مع زيادة الوزن الجزيئي. تتيح خاصية السماكة هذه لعب دور في السماكة واحتباس الماء وتحسين أداء البناء في الطلاءات المائية وملاط البناء.

الريولوجيا

يتمتع المحلول المائي HEC بخصائص ريولوجية فريدة، وتتغير لزوجته مع تغير معدل القص، مما يظهر ترقق القص أو اللدونة الكاذبة. تتيح هذه الخاصية الريولوجية إمكانية ضبط السيولة وأداء البناء في الطلاءات وسوائل حفر حقول النفط.

الاستحلاب والتعليق

تتمتع HEC بخصائص استحلاب وتعليق جيدة، يمكنها تثبيت الجزيئات أو القطرات العالقة في نظام التشتت لمنع التقسيم الطبقي والترسيب. لذلك، غالبًا ما يتم استخدام HEC في منتجات مثل طلاءات المستحلب ومعلقات الأدوية.

القابلية للتحلل البيولوجي

HEC هو مشتق طبيعي من السليلوز يتمتع بقابلية جيدة للتحلل الحيوي، ولا يسبب أي تلوث للبيئة، ويلبي متطلبات حماية البيئة الخضراء.

رابعا. مجالات التطبيق

الطلاءات

في الطلاءات ذات الأساس المائي، يتم استخدام HEC كمثخن ومثبت لتحسين السيولة وأداء البناء وخصائص الطلاء المضادة للترهل.

بناء

في مواد البناء، يتم استخدام HEC في الملاط الأسمنتي ومسحوق المعجون لتحسين أداء البناء واحتباس الماء.

المواد الكيميائية اليومية

في المنظفات والشامبو ومعاجين الأسنان، يتم استخدام HEC كمكثف ومثبت لتحسين ملمس المنتج وثباته. 

حقول النفط

في حفر حقول النفط وسوائل التكسير، يتم استخدام HEC لضبط خصائص الريولوجيا والتعليق لسوائل الحفر وتحسين كفاءة الحفر وسلامته.

صناعة الورق

في عملية صناعة الورق، يتم استخدام HEC للتحكم في سيولة اللب وتحسين تجانس الورق وخصائص سطحه.

تم استخدام هيدروكسي إيثيل السليلوز (HEC) على نطاق واسع في العديد من المجالات الصناعية بسبب ذوبانه الممتاز في الماء، وسماكته، وخصائصه الريولوجية، وخصائص الاستحلاب والتعليق، فضلاً عن قابليته للتحلل البيولوجي الجيد. عملية الإنتاج ناضجة نسبيا. من خلال خطوات أثير السليلوز والغسيل والجفاف والتجفيف والطحن، يمكن تحضير منتجات HEC ذات الأداء المستقر والجودة الجيدة. في المستقبل، مع تحسين متطلبات حماية البيئة والتقدم التكنولوجي، ستكون آفاق تطبيق HEC أوسع.