Хидроксиетил целулозата (HEC) е неионна, водоразтворим полимер, получен от целулоза, естествен полимер, открит в клетъчните стени на растенията. Той се използва широко в различни индустрии, включително фармацевтични продукти, козметика, бои и лепила, поради отличното си сгъстяване, формиране на филми и реологични свойства. Приготвянето на хидроксиетил целулоза включва етериализиране на целулозата с етилен оксид при алкални условия. Този процес може да бъде разбит на няколко ключови стъпки: пречистване на целулоза, алкализация, етерификация, неутрализация, измиване и сушене.
1. Пречистване на целулоза
Първата стъпка в приготвянето на хидроксиетил целулоза е пречистването на целулозата, обикновено се получава от дървена пулпа или памучни линтери. Суровата целулоза съдържа примеси като лигнин, хемицелулоза и други екстрактиви, които трябва да бъдат отстранени, за да се получи целулоза с висока чистота, подходяща за химическа модификация.
Стъпки включва:
Механична обработка: Суровата целулоза се обработва механично, за да се намали размера му и да се увеличи повърхността му, улеснявайки последващи химически обработки.
Химическа обработка: Целулозата се третира с химикали като натриев хидроксид (NaOH) и натриев сулфит (Na2SO3) за разграждане на лигнин и хемицелулоза, последвано от промиване и избелване, за да се отстранят остатъчните примеси и да се получат бяла, влакнеста целулоза.
2. Алкализация
След това пречистената целулоза се алкализира, за да я активира за реакцията на етерификация. Това включва лечение на целулозата с воден разтвор на натриев хидроксид.
Реакция:
Целулоза+NaOH → алкална целулоза
Процедура:
Целулозата се суспендира във вода и се добавя разтвор на натриев хидроксид. Концентрацията на NAOH обикновено варира от 10-30%, а реакцията се провежда при температури между 20-40 ° С.
Сместа се разбърква, за да се осигури равномерно абсорбция на алкалите, което води до образуването на алкална целулоза. Този междинен продукт е по -реактивен към етилен оксид, улеснява процеса на етерификация.
3. Етерификация
Ключовата стъпка в приготвянето на хидроксиетил целулоза е етериализирането на алкална целулоза с етилен оксид. Тази реакция въвежда хидроксиетилни групи (-Ch2Ch2OH) в целулозната гръбнака, което я прави водоразтворим.
Реакция:
Алкална целулоза+етилен оксид → хидроксиетил целулоза+NaOH
Процедура:
Етиленовият оксид се добавя към алкалната целулоза, или в партида, или в непрекъснат процес. Реакцията обикновено се провежда в автоклав или реактор на налягане.
Реакционните условия, включително температура (50-100 ° С) и налягане (1-5 атм), са внимателно контролирани, за да се осигури оптимално заместване на хидроксиетиловите групи. Степента на заместване (DS) и моларното заместване (MS) са критични параметри, които влияят на свойствата на крайния продукт.
4. Неутрализация
След реакцията на етерификация сместа съдържа хидроксиетил целулоза и остатъчен натриев хидроксид. Следващият етап е неутрализирането, при което излишъкът от алкали се неутрализира с помощта на киселина, обикновено оцетна киселина (CH3COOH) или солна киселина (НС1).
Реакция: NaOH+HCl → NaCl+H2O
Процедура:
Киселината бавно се добавя към реакционната смес при контролирани условия, за да се избегне прекомерна топлина и да се предотврати разграждането на хидроксиетил целулозата.
След това неутрализираната смес се подлага на регулиране на рН, за да се гарантира, че е в желания диапазон, обикновено около неутрално рН (6-8).
5. Измиване
След неутрализиране продуктът трябва да се измие, за да се отстранят солите и други странични продукти. Тази стъпка е от решаващо значение за получаване на чиста хидроксиетил целулоза.
Процедура:
Реакционната смес се разрежда с вода и хидроксиетил целулозата се отделя чрез филтрация или центрофугиране.
Отделената хидроксиетил целулоза многократно се промива с дейонизирана вода за отстраняване на остатъчни соли и примеси. Процесът на измиване продължава, докато водата за измиване достигне определена проводимост, което показва отстраняването на разтворими примеси.
6. Сушене
Последната стъпка в приготвянето на хидроксиетил целулоза е изсушаването. Тази стъпка премахва излишната вода, като дава сух, пудра продукт, подходящ за различни приложения.
Процедура:
Измитата хидроксиетил целулоза се разпространява върху тави за сушене или се предава през сушещ тунел. Температурата на сушене е внимателно контролирана, за да се избегне термично разграждане, обикновено варира от 50-80 ° C.
Алтернативно, сушенето на спрей може да се използва за бързо и ефективно сушене. При изсушаване на спрей водният разтвор на хидроксиетил целулоза се атомизира в фини капчици и се суши в поток с горещ въздух, което води до фин прах.
След това изсушеният продукт се смила до желания размер на частиците и се опакова за съхранение и разпределение.
Контрол на качеството и приложения
По време на процеса на подготовка се прилагат строги мерки за контрол на качеството, за да се гарантира последователността и качеството на хидроксиетил целулозата. Ключовите параметри като вискозитет, степента на заместване, съдържанието на влага и размера на частиците се наблюдават редовно.
Приложения:
Фармацевтични продукти: Използва се като сгъстяващ агент, свързващо вещество и стабилизатор в формулировки като таблетки, суспензии и мехлеми.
Козметика: Осигурява вискозитет и текстура на продукти като кремове, лосиони и шампоани.
Бои и покрития: действа като модификатор на сгъстител и реология, подобрявайки свойствата на приложението и стабилността на боите.
Хранителната индустрия: функционира като сгъстител, стабилизатор и емулгатор в различни хранителни продукти.
Приготвянето на хидроксиетил целулоза включва серия от добре дефинирани химични и механични процеси, насочени към промяна на целулозата за въвеждане на хидроксиетилни групи. Всяка стъпка, от пречистване на целулозата до сушене, е от решаващо значение за определяне на качеството и функционалността на крайния продукт. Универсалните свойства на хидроксиетил целулозата го правят безценна съставка в множество индустрии, подчертавайки значението на прецизните производствени практики за изпълнение на специфичните изисквания на различните приложения.
Време за публикация: май-28-2024