Hydroxyethylcelulóza (HEC) je neionický, vodní rozpustný polymer odvozený z celulózy, přírodního polymeru nalezeného v buněčných stěnách rostlin. Obecně se používá v různých průmyslových odvětvích, včetně léčiv, kosmetiky, barev a lepidel, díky své vynikající zahušťování, filmové formování a reologických vlastnostech. Příprava hydroxyethylcelulózy zahrnuje etherifikaci celulózy ethylenoxidem za alkalických podmínek. Tento proces lze rozdělit na několik klíčových kroků: čištění celulózy, alkalizace, etherifikace, neutralizace, mytí a sušení.
1. Čištění celulózy
Prvním krokem v přípravě hydroxyethylcelulózy je čištění celulózy, obvykle pocházející z dřevěné buničiny nebo bavlněných linter. Surová celulóza obsahuje nečistoty, jako je lignin, hemicelulóza a další extrakci, které musí být odstraněny, aby se získala celulóza s vysokou čistotou vhodnou pro chemickou modifikaci.
Koncové kroky:
Mechanické zpracování: Nezpracovaná celulóza je mechanicky zpracována, aby se zmenšila její velikost a zvětšila povrchovou plochu, což usnadňuje následné chemické ošetření.
Chemické ošetření: Celulóza je ošetřena chemikáliemi, jako je hydroxid sodný (NAOH) a siřičitan sodný (Na2SO3), aby se rozbila lignin a hemicelulóza, následovala mytí a bělení, aby se odstranila zbytková nečistota a získala bílou, vláknitý celulóza.
2. alkalizace
Purifikovaná celulóza je poté alkalizována, aby ji aktivovala pro etherifikační reakci. To zahrnuje léčbu celulózy vodným roztokem hydroxidu sodného.
Reakce:
Celulóza+NaOH → Alkalická celulóza
Postup:
Celulóza je suspendována ve vodě a přidá se roztok hydroxidu sodného. Koncentrace NAOH se obvykle pohybuje od 10-30%a reakce se provádí při teplotách mezi 20-40 ° C.
Směs se míchá, aby byla zajištěna rovnoměrná absorpce alkalií, což vede k tvorbě alkalické celulózy. Tento meziprodukt je reaktivnější na ethylenoxid, což usnadňuje proces etherifikace.
3. etherifikace
Klíčovým krokem při přípravě hydroxyethylcelulózy je etherifikace alkalické celulózy ethylenoxidem. Tato reakce zavádí hydroxyethylové skupiny (-ch2ch2OH) do páteře celulózy, což je rozpustné ve vodě.
Reakce:
Alkalická celulóza+ethylenoxid → hydroxyethyl celulóza+NaOH
Postup:
Ethylenoxid se přidává do alkalické celulózy, buď v dávkové nebo kontinuálním procesu. Reakce se obvykle provádí v autoklávu nebo tlakovém reaktoru.
Reakční podmínky, včetně teploty (50-100 ° C) a tlaku (1-5 atm), jsou pečlivě kontrolovány, aby se zajistila optimální nahrazení hydroxyethylových skupin. Stupeň substituce (DS) a molární substituce (MS) jsou kritické parametry, které ovlivňují vlastnosti konečného produktu.
4. neutralizace
Po etherifikační reakci obsahuje směs hydroxyethylcelulóza a zbytkový hydroxid sodný. Dalším krokem je neutralizace, kde je přebytek alkalií neutralizován pomocí kyseliny, obvykle kyseliny octové (CH3COOH) nebo kyseliny chlorovodíkové (HC1).
Reakce: NaOH+HC1 → NaCl+H2O
Postup:
Kyselina se pomalu přidává do reakční směsi za kontrolovaných podmínek, aby se zabránilo nadměrnému teplu a zabránilo degradaci hydroxyethylcelulózy.
Neutralizovaná směs je poté podrobena nastavení pH, aby byla zajištěna, že je v požadovaném rozmezí, obvykle kolem neutrálního pH (6-8).
5. Mytí
Po neutralizaci musí být produkt promyt, aby se odstranily soli a další vedlejší produkty. Tento krok je zásadní pro získání čisté hydroxyethylcelulózy.
Postup:
Reakční směs je zředěna vodou a hydroxyethylcelulóza je oddělena filtrací nebo centrifugací.
Oddělená hydroxyethylcelulóza se opakovaně promyje deionizovanou vodou, aby se odstranily zbytkové soli a nečistoty. Proces promývání pokračuje, dokud mytí voda nedosáhne určené vodivosti, což naznačuje odstranění rozpustných nečistot.
6. sušení
Posledním krokem při přípravě hydroxyethylcelulózy je sušení. Tento krok odstraňuje přebytečnou vodu a poskytuje suchý a práškový produkt vhodný pro různé aplikace.
Postup:
Umytá hydroxyethylcelulóza se šíří na sušicích podnosech nebo se předává sušicím tunelem. Teplota sušení je pečlivě kontrolována, aby se zabránilo tepelné degradaci, obvykle v rozmezí od 50 do 80 ° C.
Alternativně může být sušení spreje použity pro rychlé a efektivní sušení. Při sušení rozprašováním je vodný roztok hydroxyethyllulózy atomizován na jemné kapičky a vysušen v proudu horkého vzduchu, což má za následek jemný prášek.
Sušený produkt je poté frézován na požadovanou velikost částic a zabalen pro skladování a distribuci.
Kontrola kvality a aplikace
Během procesu přípravy jsou prováděna přísná opatření pro kontrolu kvality, aby byla zajištěna konzistence a kvalita hydroxyethylcelulózy. Klíčové parametry, jako je viskozita, stupeň substituce, obsah vlhkosti a velikost částic, jsou pravidelně monitorovány.
Aplikace:
Lékárny: Používá se jako zahušťovací činidlo, pojivo a stabilizátor ve formulacích, jako jsou tablety, suspenze a masti.
Kosmetika: Poskytuje viskozitu a texturu produktům, jako jsou krémy, vody a šampony.
Barvy a povlaky: Působí jako modifikátor zhušťovače a reologie, což zlepšuje vlastnosti aplikací a stabilitu barev.
Potravinářský průmysl: Funguje jako zahušťovač, stabilizátor a emulgátor v různých potravinářských výrobcích.
Příprava hydroxyethylcelulózy zahrnuje řadu dobře definovaných chemických a mechanických procesů zaměřených na modifikaci celulózy za účelem zavedení hydroxyethylových skupin. Každý krok, od čištění celulózy po sušení, je zásadní při určování kvality a funkčnosti konečného produktu. Versilní vlastnosti hydroxyethylcelulózy z něj činí neocenitelnou složku v mnoha průmyslových odvětvích, což zdůrazňuje důležitost přesných výrobních postupů pro splnění specifických požadavků různých aplikací.
Čas příspěvku: 28-2024