La hidroxietil cel·lulosa (HEC) és un polímer no iònic i soluble en aigua derivat de la cel·lulosa, un polímer natural que es troba a les parets cel·lulars de les plantes. S'utilitza àmpliament en diverses indústries, incloent farmacèutics, cosmètics, pintures i adhesius, a causa del seu excel·lent espessiment, formació de pel·lícules i propietats reològiques. La preparació de la hidroxietil cel·lulosa implica l’etificació de la cel·lulosa amb òxid d’etilè en condicions alcalines. Aquest procés es pot desglossar en diversos passos clau: purificació de cel·lulosa, alcalització, eterificació, neutralització, rentat i assecat.
1. Purificació de cel·lulosa
El primer pas en la preparació de la hidroxietil cel·lulosa és la purificació de la cel·lulosa, generalment provinida de polpa de fusta o de cotó. La cel·lulosa crua conté impureses com la lignina, l’hemicel·lulosa i altres extractius que s’han d’eliminar per obtenir cel·lulosa d’alta puresa adequada per a la modificació química.
Passos implicats:
Processament mecànic: la cel·lulosa crua es processa mecànicament per reduir la seva mida i augmentar la seva superfície, facilitant els tractaments químics posteriors.
Tractament químic: La cel·lulosa es tracta amb productes químics com l’hidròxid de sodi (NaOH) i el sulfit de sodi (Na2SO3) per descompondre la lignina i l’hemicel·lulosa, seguida de rentat i blanqueig per eliminar les impureses residuals i obtenir una cel·lulosa blanca i fibrosa.
2. Alcalització
La cel·lulosa purificada s’alcalitza per activar -la per a la reacció d’etterificació. Es tracta de tractar la cel·lulosa amb una solució aquosa d’hidròxid de sodi.
Reacció:
Cel·lulosa+naOH → cel·lulosa alcalí
Procediment:
La cel·lulosa està suspesa en aigua i s’afegeix una solució d’hidròxid de sodi. La concentració de NaOH típicament oscil·la entre el 10-30%i la reacció es realitza a temperatures entre 20-40 ° C.
La barreja s’agita per assegurar l’absorció uniforme de l’alcali, donant lloc a la formació de cel·lulosa alcalí. Aquest intermedi és més reactiu cap a l’òxid d’etilè, facilitant el procés d’etterificació.
3. Eterificació
El pas clau en la preparació de la hidroxietil cel·lulosa és l’etificació de la cel·lulosa alcalí amb òxid d’etilè. Aquesta reacció introdueix grups hidroxietil (-CH2CH2OH) a la columna vertebral de cel·lulosa, fent-la soluble en aigua.
Reacció:
Cel·lulosa alcalí+òxid d’etilè → hidroxietil cel·lulosa+NaOH
Procediment:
L’òxid d’etilè s’afegeix a la cel·lulosa alcalí, ja sigui en un lot o un procés continu. La reacció es realitza normalment en un autoclau o reactor de pressió.
Les condicions de reacció, incloses la temperatura (50-100 ° C) i la pressió (1-5 atm), es controlen acuradament per assegurar la substitució òptima dels grups hidroxietil. El grau de substitució (DS) i la substitució molar (EM) són paràmetres crítics que influeixen en les propietats del producte final.
4. Neutralització
Després de la reacció d’etificació, la barreja conté hidroxietil cel·lulosa i hidròxid de sodi residual. El següent pas és la neutralització, on l’excés d’alcali es neutralitza mitjançant un àcid àcid, típicament acètic (CH3COOH) o àcid clorhídric (HCl).
Reacció: NaOH+HCl → NaCl+H2O
Procediment:
L’àcid s’afegeix lentament a la barreja de reacció en condicions controlades per evitar calor excessiva i evitar la degradació de la hidroxietil cel·lulosa.
La barreja neutralitzada es sotmet a un ajust de pH per assegurar-se que estigui dins del rang desitjat, normalment al voltant del pH neutre (6-8).
5. Rentar -se
Després de la neutralització, s'ha de rentar el producte per eliminar les sals i altres subproductes. Aquest pas és crucial per obtenir cel·lulosa pura hidroxietil.
Procediment:
La barreja de reacció es dilueix amb aigua i la hidroxietil cel·lulosa està separada per filtració o centrifugació.
La cel·lulosa hidroxietil separada es renta repetidament amb aigua desionitzada per eliminar les sals i les impureses residuals. El procés de rentat continua fins que l’aigua de rentat arribi a una conductivitat especificada, cosa que indica l’eliminació d’impureses solubles.
6. Assecat
El pas final en la preparació de la hidroxietil cel·lulosa s’asseca. Aquest pas elimina l’excés d’aigua, produint un producte sec i en pols adequat per a diverses aplicacions.
Procediment:
La cel·lulosa hidroxietil rentada s’estén en safates d’assecat o es transmet a través d’un túnel d’assecat. La temperatura d’assecat es controla amb cura per evitar la degradació tèrmica, normalment oscil·lant entre 50 i 80 ° C.
Alternativament, es pot utilitzar assecat per polvorització per assecar -se ràpid i eficient. En assecat en polvorització, la solució aquosa hidroxietil cel·lulosa s’atomitza en gotetes fines i s’asseca en un corrent d’aire calent, donant lloc a una pols fina.
El producte sec es molla a la mida de les partícules desitjada i s’envasa per a l’emmagatzematge i la distribució.
Control de qualitat i aplicacions
Durant tot el procés de preparació, s’implementen mesures rigoroses de control de qualitat per assegurar la consistència i la qualitat de la cel·lulosa hidroxietil. Els paràmetres clau com la viscositat, el grau de substitució, el contingut d’humitat i la mida de les partícules es controlen regularment.
Aplicacions:
Farmacèutics: utilitzat com a agent espessidor, aglutinant i estabilitzador en formulacions com comprimits, suspensions i pomades.
Cosmetics: proporciona viscositat i textura a productes com cremes, locions i xampús.
Pintures i recobriments: actua com un modificador d’espessador i reologia, millorant les propietats de l’aplicació i l’estabilitat de les pintures.
Indústria alimentària: funciona com un espessidor, estabilitzador i emulsionant en diversos productes alimentaris.
La preparació d’hidroxietil cel·lulosa implica una sèrie de processos químics i mecànics ben definits destinats a modificar la cel·lulosa per introduir grups d’hidroxietil. Cada pas, des de la purificació de cel·lulosa fins a l’assecat, és crucial per determinar la qualitat i la funcionalitat del producte final. Les propietats versàtils de Hydroxyethyl Cellulose la converteixen en un ingredient inestimable en nombroses indústries, destacant la importància de les pràctiques de fabricació precises per complir els requisits específics de diverses aplicacions.
Posada Posada: 28-202-2024