I. Einleitung
Hydroxyethylcellulose (HEC) ist ein nichtionisches, wasserlösliches Polymer, das häufig in der Ölförderung, Beschichtungen, im Bauwesen, in der täglichen Chemie, der Papierherstellung und anderen Bereichen eingesetzt wird. HEC wird durch chemische Modifikation von Cellulose gewonnen, und seine Eigenschaften und Verwendungsmöglichkeiten werden hauptsächlich durch die Hydroxyethylsubstituenten an den Cellulosemolekülen bestimmt.
II. Produktionsprozess
Der Produktionsprozess von HEC umfasst im Wesentlichen die folgenden Schritte: Celluloseveretherung, Waschen, Dehydratation, Trocknen und Mahlen. Im Folgenden finden Sie eine detaillierte Einführung in jeden Schritt:
Celluloseveretherung
Zellulose wird zunächst mit Alkali behandelt, um Alkalizellulose (Zellulose-Alkali) zu bilden. Dieser Prozess wird üblicherweise in einem Reaktor durchgeführt, wobei natürliche Zellulose mit Natronlauge behandelt wird, um Alkalizellulose zu bilden. Die chemische Reaktion läuft wie folgt ab:
Zell-OH+NaOH→Zelle-O-Na+H2OZelle-OH+NaOH→Zelle-O-Na+H 2O
Anschließend reagiert Alkalicellulose mit Ethylenoxid zu Hydroxyethylcellulose. Die Reaktion wird unter hohem Druck, üblicherweise bei 30–100 °C, durchgeführt und läuft wie folgt ab:
Zelle-O-Na+CH2CH2O→Zelle-O-CH2CH2OHZelle-O-Na+CH 2CH 2O→Zelle-O-CH 2CH 2OH
Diese Reaktion erfordert eine präzise Kontrolle der Temperatur, des Drucks und der Menge des zugesetzten Ethylenoxids, um die Gleichmäßigkeit und Qualität des Produkts sicherzustellen.
Waschen
Das resultierende Roh-HEC enthält üblicherweise nicht umgesetzte Alkalien, Ethylenoxid und andere Nebenprodukte, die durch mehrmaliges Waschen mit Wasser oder organischen Lösungsmitteln entfernt werden müssen. Für das Waschen mit Wasser wird viel Wasser benötigt, und das Abwasser nach dem Waschen muss behandelt und abgeleitet werden.
Dehydration
Nach dem Waschen muss das feuchte HEC entwässert werden, normalerweise durch Vakuumfiltration oder Zentrifugaltrennung, um den Feuchtigkeitsgehalt zu reduzieren.
Trocknen
Die dehydrierte HEC wird getrocknet, üblicherweise durch Sprühtrocknung oder Schnelltrocknung. Temperatur und Zeit müssen während des Trocknungsprozesses streng kontrolliert werden, um eine Zersetzung oder Agglomeration durch hohe Temperaturen zu vermeiden.
Schleifen
Der getrocknete HEC-Block muss gemahlen und gesiebt werden, um eine gleichmäßige Partikelgrößenverteilung zu erreichen und schließlich ein Pulver oder körniges Produkt zu bilden.
Leistungsmerkmale
Wasserlöslichkeit
HEC ist gut wasserlöslich und löst sich sowohl in kaltem als auch in heißem Wasser schnell auf und bildet eine transparente oder durchscheinende Lösung. Aufgrund dieser Löslichkeitseigenschaft wird es häufig als Verdickungsmittel und Stabilisator in Beschichtungen und chemischen Produkten des täglichen Bedarfs eingesetzt.
Verdickung
HEC zeigt in wässriger Lösung eine starke Verdickungswirkung, und seine Viskosität steigt mit zunehmendem Molekulargewicht. Dank dieser Verdickungseigenschaft trägt es zur Verdickung, Wasserspeicherung und Verbesserung der Konstruktionseigenschaften von wasserbasierten Beschichtungen und Baumörteln bei.
Rheologie
Die wässrige HEC-Lösung verfügt über einzigartige rheologische Eigenschaften. Ihre Viskosität ändert sich mit der Schergeschwindigkeit und zeigt Strukturviskosität bzw. Strukturviskosität. Diese rheologische Eigenschaft ermöglicht die Anpassung von Fließfähigkeit und Konstruktionsverhalten in Beschichtungen und Ölfeld-Bohrflüssigkeiten.
Emulgierung und Suspension
HEC verfügt über gute Emulgier- und Suspensionseigenschaften, die Schwebeteilchen oder Tröpfchen im Dispersionssystem stabilisieren und so Schichtung und Sedimentation verhindern können. Daher wird HEC häufig in Produkten wie Emulsionsbeschichtungen und Arzneimittelsuspensionen verwendet.
Biologische Abbaubarkeit
HEC ist ein natürliches Zellulosederivat mit guter biologischer Abbaubarkeit, das die Umwelt nicht belastet und die Anforderungen des grünen Umweltschutzes erfüllt.
IV. Anwendungsgebiete
Beschichtungen
In wasserbasierten Beschichtungen wird HEC als Verdickungsmittel und Stabilisator verwendet, um die Fließfähigkeit, die Konstruktionsleistung und die Anti-Ablaufeigenschaften von Beschichtungen zu verbessern.
Konstruktion
In Baumaterialien wird HEC in zementbasiertem Mörtel und Kittpulver verwendet, um die Bauleistung und Wasserspeicherung zu verbessern.
Tägliche Chemikalien
In Waschmitteln, Shampoos und Zahnpasten wird HEC als Verdickungsmittel und Stabilisator verwendet, um die Haptik und Stabilität des Produkts zu verbessern.
Ölfelder
In Ölfeld-Bohr- und Fracking-Flüssigkeiten wird HEC verwendet, um die Rheologie und Suspensionseigenschaften von Bohrflüssigkeiten anzupassen und die Bohrleistung und -sicherheit zu verbessern.
Papierherstellung
Im Papierherstellungsprozess wird HEC verwendet, um die Fließfähigkeit des Zellstoffs zu kontrollieren und die Gleichmäßigkeit und Oberflächeneigenschaften des Papiers zu verbessern.
Hydroxyethylcellulose (HEC) wird aufgrund ihrer hervorragenden Wasserlöslichkeit, Verdickung, rheologischen Eigenschaften, Emulgier- und Suspensionseigenschaften sowie ihrer guten biologischen Abbaubarkeit in vielen Industriebereichen eingesetzt. Der Herstellungsprozess ist relativ ausgereift. Durch Celluloseveretherung, Waschen, Dehydratisieren, Trocknen und Mahlen lassen sich HEC-Produkte mit stabiler Leistung und guter Qualität herstellen. Mit der Verbesserung der Umweltschutzanforderungen und dem technologischen Fortschritt werden sich die Anwendungsmöglichkeiten von HEC zukünftig erweitern.
Beitragszeit: 02.07.2024