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