تهیه سلولز هیدروکسی اتیل

هیدروکسی اتیل سلولز (HEC) یک پلیمر محلول در آب غیر یونی است که از سلولز حاصل می شود ، یک پلیمر طبیعی که در دیواره های سلول گیاهان یافت می شود. به دلیل ضخیم شدن عالی ، تشکیل فیلم و خصوصیات رئولوژیکی ، در صنایع مختلف از جمله داروسازی ، لوازم آرایشی ، رنگ و چسب مورد استفاده قرار می گیرد. تهیه هیدروکسی اتیل سلولز شامل اتریکاسیون سلولز با اتیلن اکسید در شرایط قلیایی است. این فرآیند را می توان به چندین مرحله اصلی تقسیم کرد: تصفیه سلولز ، قلیایی شدن ، اتر سازی ، خنثی سازی ، شستشو و خشک کردن.

1. تصفیه سلولز
اولین قدم در تهیه هیدروکسی اتیل سلولز ، تصفیه سلولز است که به طور معمول از خمیر چوب یا روکش پنبه تهیه می شود. سلولز خام حاوی ناخالصی مانند لیگنین ، همی سلولز و سایر استخراج هایی است که برای به دست آوردن سلولز با خلوص بالا مناسب برای اصلاح شیمیایی باید برداشته شوند.

مراحل درگیر:

پردازش مکانیکی: سلولز خام برای کاهش اندازه آن و افزایش سطح آن ، به صورت مکانیکی پردازش می شود و باعث تسهیل درمانهای شیمیایی بعدی می شود.
درمان شیمیایی: سلولز با مواد شیمیایی مانند هیدروکسید سدیم (NaOH) و سولفیت سدیم (NA2SO3) درمان می شود تا لیگنین و همی سلولز را تجزیه کند ، و پس از آن شستشو و سفید کردن برای از بین بردن ناخالصی های باقیمانده و به دست آوردن سلولز سفید و فیبری.

2. قلیایی شدن
سپس سلولز خالص شده برای فعال کردن آن برای واکنش اتریکاسیون قلیایی می شود. این شامل درمان سلولز با محلول آبی هیدروکسید سدیم است.

واکنش:
سلولز+NaOH → سلولز قلیایی

رویه:

سلولز در آب معلق است و محلول هیدروکسید سدیم اضافه می شود. غلظت NaOH به طور معمول از 10-30 ٪ متغیر است و واکنش در دمای بین 20-40 درجه سانتیگراد انجام می شود.
این مخلوط برای اطمینان از جذب یکنواخت قلیایی ها هم زده می شود و منجر به تشکیل سلولز قلیایی می شود. این واسطه نسبت به اتیلن اکسید واکنش پذیر تر است و روند اتر را تسهیل می کند.

3. اتریکاسیون
گام کلیدی در تهیه هیدروکسی اتیل سلولز ، اتریکاسیون سلولز قلیایی با اتیلن اکسید است. این واکنش گروههای هیدروکسی اتیل (-CH2CH2OH) را به ستون فقرات سلولز معرفی می کند و آن را محلول در آب می کند.

واکنش:
سلولز قلیایی+اکسید اتیلن → هیدروکسی اتیل سلولز+NaOH

رویه:

اکسید اتیلن به سلولز قلیایی ، چه در یک دسته یا فرآیند مداوم ، اضافه می شود. این واکنش به طور معمول در یک راکتور اتوکلاو یا فشار انجام می شود.
شرایط واکنش ، از جمله دما (50-100 درجه سانتیگراد) و فشار (1-5 اتمسفر) ، با دقت کنترل می شود تا از تعویض بهینه گروه های هیدروکسی اتیل اطمینان حاصل شود. درجه تعویض (DS) و جایگزینی مولر (MS) پارامترهای مهمی هستند که بر خصوصیات محصول نهایی تأثیر می گذارد.

4. خنثی سازی
پس از واکنش اتریکاسیون ، مخلوط حاوی هیدروکسی اتیل سلولز و هیدروکسید سدیم باقیمانده است. مرحله بعدی خنثی سازی است ، جایی که قلیایی اضافی با استفاده از یک اسید ، به طور معمول اسید استیک (CH3COOH) یا اسید هیدروکلریک (HCL) خنثی می شود.

واکنش: NaOH+HCl → NaCl+H2O

رویه:

اسید به آرامی در شرایط کنترل شده به مخلوط واکنش اضافه می شود تا از گرمای بیش از حد جلوگیری شود و از تخریب هیدروکسی اتیل سلولز جلوگیری کند.
سپس مخلوط خنثی شده در معرض تنظیم pH قرار می گیرد تا اطمینان حاصل شود که در محدوده مورد نظر ، به طور معمول در اطراف pH خنثی (6-8) است.
5. شستشو
پس از خنثی سازی ، محصول باید برای از بین بردن نمک و سایر محصولات جانبی شسته شود. این مرحله برای به دست آوردن هیدروکسی اتیل سلولز خالص بسیار مهم است.

رویه:

مخلوط واکنش با آب رقیق می شود و سلولز هیدروکسی اتیل با تصفیه یا سانتریفیوژ از هم جدا می شود.
سلولز هیدروکسی اتیل جدا شده به طور مکرر با آب دیونیزه شده شسته می شود تا نمک های باقیمانده و ناخالصی ها از بین برود. فرآیند شستشو تا زمانی که آب شستشو به یک رسانایی مشخص برسد ، ادامه می یابد و این نشانگر حذف ناخالصی های محلول است.
6. خشک کردن
مرحله آخر در تهیه هیدروکسی اتیل سلولز خشک می شود. این مرحله آب اضافی را از بین می برد و یک محصول خشک و پودر مناسب برای کاربردهای مختلف را به همراه دارد.

رویه:

سلولز هیدروکسی اتیل شسته شده روی سینی های خشک کننده پخش می شود یا از طریق یک تونل خشک کننده منتقل می شود. دمای خشک کردن برای جلوگیری از تخریب حرارتی ، به طور معمول از 50-80 درجه سانتیگراد کنترل می شود.
از طرف دیگر ، از خشک کردن اسپری می توان برای خشک کردن سریع و کارآمد استفاده کرد. در خشک شدن اسپری ، محلول آبی هیدروکسی اتیل سلولز در قطرات ریز اتمی می شود و در یک جریان هوای گرم خشک می شود و در نتیجه یک پودر ریز ایجاد می شود.
محصول خشک شده سپس به اندازه ذرات مورد نظر آسیاب می شود و برای ذخیره و توزیع بسته بندی می شود.
کنترل کیفیت و برنامه های کاربردی
در طول فرآیند آماده سازی ، اقدامات دقیق کنترل کیفیت برای اطمینان از قوام و کیفیت سلولز هیدروکسی اتیل انجام می شود. پارامترهای کلیدی مانند ویسکوزیته ، میزان تعویض ، رطوبت و اندازه ذرات به طور مرتب کنترل می شوند.

برنامه ها:

داروسازی: به عنوان ماده ضخیم کننده ، چسب و تثبیت کننده در فرمولاسیون مانند قرص ، تعلیق و پمادها استفاده می شود.
لوازم آرایشی: ویسکوزیته و بافت را برای محصولاتی مانند کرم ، لوسیون و شامپو فراهم می کند.
رنگ ها و پوشش ها: به عنوان یک ضخیم کننده و اصلاح کننده رئولوژی عمل می کند ، و ویژگی های کاربرد و پایداری رنگ را بهبود می بخشد.
صنایع غذایی: به عنوان ضخیم کننده ، تثبیت کننده و امولسیفایر در محصولات مختلف غذایی عمل می کند.

تهیه هیدروکسی اتیل سلولز شامل یک سری فرآیندهای شیمیایی و مکانیکی به خوبی تعریف شده با هدف اصلاح سلولز برای معرفی گروه های هیدروکسی اتیل است. هر مرحله ، از تصفیه سلولز تا خشک شدن ، در تعیین کیفیت و عملکرد محصول نهایی بسیار مهم است. خصوصیات همه کاره هیدروکسی اتیل سلولز آن را به یک ماده ارزشمند در صنایع متعددی تبدیل می کند و اهمیت شیوه های تولید دقیق را برای برآورده کردن نیازهای خاص کاربردهای مختلف برجسته می کند.