Proceso de producción y rendimiento de la hidroxietilcelulosa (HEC)

I. Introducción

La hidroxietilcelulosa (HEC) es un polímero no iónico soluble en agua ampliamente utilizado en la extracción de petróleo, recubrimientos, construcción, productos químicos de uso diario, fabricación de papel y otros campos. La HEC se obtiene mediante la modificación química de la celulosa, y sus propiedades y usos están determinados principalmente por los sustituyentes hidroxietilo presentes en las moléculas de celulosa.

II. Proceso de producción

El proceso de producción de HEC incluye principalmente los siguientes pasos: eterificación de la celulosa, lavado, deshidratación, secado y molienda. A continuación, se detalla cada paso:

Eterificación de celulosa

La celulosa se trata primero con álcali para formar celulosa alcalina (celulosa alcalina). Este proceso suele llevarse a cabo en un reactor, utilizando una solución de hidróxido de sodio para tratar la celulosa natural y formar celulosa alcalina. La reacción química es la siguiente:

Célula-OH+NaOH→Célula-O-Na+H2OCelda-OH+NaOH→Célula-O-Na+H 2O

Posteriormente, la celulosa alcalina reacciona con óxido de etileno para formar hidroxietilcelulosa. La reacción se lleva a cabo a alta presión, generalmente entre 30 y 100 °C, y la reacción específica es la siguiente:

Célula-O-Na+CH2CH2O→Célula-O-CH2CH2OHCélula-O-Na+CH 2CH 2O→Célula-O-CH 2CH 2OH

Esta reacción requiere un control preciso de la temperatura, la presión y la cantidad de óxido de etileno añadido para garantizar la uniformidad y la calidad del producto.

Lavado

El HEC crudo resultante suele contener álcali sin reaccionar, óxido de etileno y otros subproductos, que deben eliminarse mediante múltiples lavados con agua o con disolventes orgánicos. El proceso de lavado con agua requiere una gran cantidad de agua, y las aguas residuales resultantes deben tratarse y eliminarse.

Deshidración

El HEC húmedo después del lavado necesita deshidratarse, generalmente mediante filtración al vacío o separación centrífuga para reducir el contenido de humedad.

El secado

El HEC deshidratado se seca, generalmente mediante secado por aspersión o secado instantáneo. La temperatura y el tiempo deben controlarse estrictamente durante el proceso de secado para evitar la degradación o aglomeración por altas temperaturas.

Molienda

El bloque HEC seco debe molerse y tamizarse para lograr una distribución uniforme del tamaño de partícula y finalmente formar un producto en polvo o granular.

III. Características de rendimiento

Solubilidad en agua

El HEC tiene buena solubilidad en agua y se disuelve rápidamente tanto en agua fría como caliente para formar una solución transparente o translúcida. Esta propiedad de solubilidad lo hace ampliamente utilizado como espesante y estabilizador en recubrimientos y productos químicos de uso diario.

Espesamiento

El HEC presenta un fuerte efecto espesante en solución acuosa, y su viscosidad aumenta con el aumento del peso molecular. Esta propiedad espesante le permite contribuir al espesamiento, la retención de agua y la mejora del rendimiento constructivo en revestimientos y morteros de construcción a base de agua.

Reología

La solución acuosa de HEC posee propiedades reológicas únicas, y su viscosidad varía con la velocidad de corte, presentando pseudoplasticidad. Esta propiedad reológica le permite ajustar la fluidez y el rendimiento de la construcción en recubrimientos y fluidos de perforación petrolera.

Emulsificación y suspensión

El HEC posee buenas propiedades de emulsificación y suspensión, lo que permite estabilizar partículas o gotitas suspendidas en el sistema de dispersión para evitar la estratificación y la sedimentación. Por lo tanto, se utiliza frecuentemente en productos como recubrimientos de emulsión y suspensiones de fármacos.

Biodegradabilidad

HEC es un derivado natural de celulosa con buena biodegradabilidad, no contamina el medio ambiente y cumple con los requisitos de protección ambiental verde.

IV. Campos de aplicación

Recubrimientos

En recubrimientos a base de agua, el HEC se utiliza como espesante y estabilizador para mejorar la fluidez, el rendimiento de la construcción y las propiedades anti-flacidez de los recubrimientos.

Construcción

En los materiales de construcción, el HEC se utiliza en morteros a base de cemento y masilla en polvo para mejorar el rendimiento de la construcción y la retención de agua.

Químicos diarios

En detergentes, champús y pastas de dientes, el HEC se utiliza como espesante y estabilizador para mejorar la sensación y la estabilidad del producto. 

Yacimientos petrolíferos

En los fluidos de perforación y fracturación de yacimientos petrolíferos, se utiliza HEC para ajustar la reología y las propiedades de suspensión de los fluidos de perforación y mejorar la eficiencia y la seguridad de la perforación.

Fabricación de papel

En el proceso de fabricación de papel, se utiliza HEC para controlar la fluidez de la pulpa y mejorar la uniformidad y las propiedades de la superficie del papel.

La hidroxietilcelulosa (HEC) se ha utilizado ampliamente en diversos sectores industriales gracias a su excelente solubilidad en agua, propiedades espesantes, reológicas, de emulsión y suspensión, así como a su buena biodegradabilidad. Su proceso de producción es relativamente avanzado. Mediante las etapas de eterificación, lavado, deshidratación, secado y molienda de la celulosa, se pueden preparar productos de HEC con un rendimiento estable y buena calidad. En el futuro, con la mejora de los requisitos de protección ambiental y el avance tecnológico, las perspectivas de aplicación de la HEC serán más amplias.


Hora de publicación: 02-jul-2024