Hidroksietilcelulozo (HEC) estas ne-jona, hidrosolvebla polimero derivita de celulozo, natura polimero trovita en la ĉelaj muroj de plantoj. Ĝi estas vaste uzata en diversaj industrioj, inkluzive de farmaciaĵoj, kosmetikaĵoj, farboj kaj gluaĵoj, pro ĝiaj bonegaj disiĝo, filmoformaj kaj reologiaj propraĵoj. La preparado de hidroksietilcelulozo implikas la eterigon de celulozo kun etilenoksido sub alkalaj kondiĉoj. Ĉi tiu procezo povas esti dividita en plurajn ŝlosilajn paŝojn: purigado de celulozo, alkaligo, eterigado, neŭtraligo, lavado kaj sekigado.
1. Celuloza Purigo
La unua paŝo en la preparado de hidroksietilcelulozo estas la purigo de celulozo, tipe fontita de lignopulpo aŭ kotonaj linters. Kruda celulozo enhavas malpuraĵojn kiel lignin, hemicelulozon kaj aliajn ekstraktojn, kiuj devas esti forigitaj por akiri altpuran celulozon taŭgan por kemia modifo.
Paŝoj implikitaj:
Mekanika Pretigo: La kruda celulozo estas meĥanike prilaborita por redukti sian grandecon kaj pliigi sian surfacareon, faciligante postajn kemiajn traktadojn.
Kemia Traktado: La celulozo estas traktita per kemiaĵoj kiel ekzemple natria hidroksido (NaOH) kaj natria sulfito (Na2SO3) por malkonstrui ligninon kaj hemicelulozon, sekvita per lavado kaj blankigado por forigi restajn malpuraĵojn kaj akiri blankan, fibrecan celulozon.
2. Alkaligo
La purigita celulozo tiam estas alkaligita por aktivigi ĝin por la eterigreago. Ĉi tio implikas trakti la celulozon kun akva solvaĵo de natria hidroksido.
Reago:
Celulozo+NaOH→Alkala celulozo
Proceduro:
La celulozo estas suspendita en akvo, kaj natria hidroksida solvaĵo estas aldonita. La koncentriĝo de NaOH tipe varias de 10-30%, kaj la reago estas efektivigita ĉe temperaturoj inter 20-40 °C.
La miksaĵo estas movita por certigi unuforman sorbadon de la alkala, kondukante al la formado de alkala celulozo. Tiu intermediato estas pli reaktiva direkte al etilenoksido, faciligante la eterigprocezon.
3. Eteriĝo
La ŝlosila paŝo en la preparado de hidroksietilcelulozo estas la eterigado de alkala celulozo kun etilenoksido. Tiu reago enkondukas hidroksietilgrupojn (-CH2CH2OH) en la celulozan spinon, igante ĝin hidrosolvebla.
Reago:
Alkala celulozo+Etilenoksido→Hidroksietilcelulozo+NaOH
Proceduro:
Etilenoksido estas aldonita al la alkala celulozo, aŭ en aro aŭ kontinua procezo. La reago estas tipe farita en aŭtoklavo aŭ premreaktoro.
La reakcikondiĉoj, inkluzive de temperaturo (50-100 °C) kaj premo (1-5 atm), estas zorge kontrolitaj por certigi optimuman anstataŭigon de hidroksietilgrupoj. La grado da anstataŭigo (DS) kaj molaranstataŭigo (MS) estas kritikaj parametroj kiuj influas la trajtojn de la fina produkto.
4. Neŭtraligo
Post la eteriga reago, la miksaĵo enhavas hidroksietilcelulozon kaj restan natrian hidroksidon. La sekva paŝo estas neŭtraligo, kie la troa alkalo estas neŭtraligita uzante acidon, tipe acetacido (CH3COOH) aŭ klorida acido (HCl).
Reago: NaOH+HCl→NaCl+H2O
Proceduro:
La acido estas malrapide aldonita al la reagmiksaĵo sub kontrolitaj kondiĉoj por eviti troan varmon kaj malhelpi degeneron de hidroksietilcelulozo.
La neŭtraligita miksaĵo tiam estas submetita al pH-alĝustigo por certigi ke ĝi estas ene de la dezirata intervalo, tipe ĉirkaŭ neŭtrala pH (6-8).
5. Lavado
Post neŭtraligo, la produkto devas esti lavita por forigi salojn kaj aliajn kromproduktojn. Ĉi tiu paŝo estas decida por akiri puran hidroksietilcelulozon.
Proceduro:
La reakcia miksaĵo estas diluita kun akvo, kaj la hidroksietilcelulozo estas apartigita per filtrado aŭ centrifugado.
La disigita hidroksietilcelulozo estas plurfoje lavita kun dejonigita akvo por forigi restajn salojn kaj malpuraĵojn. La lava procezo daŭras ĝis la lava akvo atingas specifitan konduktivecon, indikante la forigon de solveblaj malpuraĵoj.
6. Sekigado
La fina paŝo en la preparado de hidroksietilcelulozo estas sekigado. Ĉi tiu paŝo forigas la troan akvon, donante sekan, pulvoran produkton taŭgan por diversaj aplikoj.
Proceduro:
La lavita hidroksietilcelulozo estas disvastigita sur sekigaj pletoj aŭ transportita tra sekiga tunelo. La sekiga temperaturo estas singarde kontrolita por eviti termikan degeneron, tipe intervalante de 50-80 °C.
Alternative, ŝprucsekigado povas esti uzata por rapida kaj efika sekigado. En ŝprucsekigado, la akva hidroksietilceluloza solvaĵo estas atomigita en fajnajn gutetojn kaj sekigita en varmaera fluo, rezultigante fajnan pulvoron.
La sekigita produkto tiam estas muelita al la dezirata partiklograndeco kaj pakita por stokado kaj distribuo.
Kvalita Kontrolo kaj Aplikoj
Dum la preparprocezo, rigoraj kvalitkontrolaj mezuroj estas efektivigitaj por certigi la konsistencon kaj kvaliton de hidroksietilcelulozo. Ŝlosilaj parametroj kiel viskozeco, grado de anstataŭigo, humidenhavo kaj partiklograndeco estas regule monitoritaj.
Aplikoj:
Farmaciaĵoj: Uzita kiel densiga agento, ligilo kaj stabiligilo en formulaĵoj kiel tabeloj, suspendoj kaj ungventoj.
Kosmetikaĵoj: Provizas viskozecon kaj teksturon al produktoj kiel kremoj, locioj kaj ŝampuoj.
Farboj kaj Tegaĵoj: Agas kiel densigilo kaj reologia modifilo, plibonigante la aplikajn propraĵojn kaj stabilecon de farboj.
Nutraĵa industrio: Funkcias kiel densigilo, stabiligilo kaj emulsigilo en diversaj manĝaĵoj.
La preparado de hidroksietilcelulozo implikas serion de bone difinitaj kemiaj kaj mekanikaj procezoj celitaj modifi celulozon por enkonduki hidroksietilgrupojn. Ĉiu paŝo, de celulozopurigo ĝis sekigado, estas decida por determini la kvaliton kaj funkciecon de la fina produkto. La multflankaj propraĵoj de hidroksietilcelulozo faras ĝin valorega ingredienco en multaj industrioj, elstarigante la gravecon de precizaj fabrikaj praktikoj por plenumi la specifajn postulojn de diversaj aplikoj.
Afiŝtempo: majo-28-2024