I. Introduction
L'hydroxyéthylcellulose (HEC) est un polymère hydrosoluble non ionique largement utilisé dans l'extraction pétrolière, les revêtements, la construction, les produits chimiques courants, la fabrication du papier et d'autres domaines. L'HEC est obtenue par modification chimique de la cellulose, et ses propriétés et utilisations sont principalement déterminées par les substituants hydroxyéthyles présents sur les molécules de cellulose.
II. Processus de production
Le processus de production de HEC comprend principalement les étapes suivantes : éthérification de la cellulose, lavage, déshydratation, séchage et broyage. Voici une présentation détaillée de chaque étape :
éthérification de la cellulose
La cellulose est d'abord traitée avec un alcali pour former de la cellulose alcaline (cellulose alcaline). Ce procédé est généralement réalisé dans un réacteur, utilisant une solution d'hydroxyde de sodium pour traiter la cellulose naturelle et former de la cellulose alcaline. La réaction chimique est la suivante :
Cellule-OH+NaOH→Cell-O-Na+H2OCell-OH+NaOH→Cell-O-Na+H 2O
La cellulose alcaline réagit ensuite avec l'oxyde d'éthylène pour former de l'hydroxyéthylcellulose. La réaction s'effectue sous haute pression, généralement entre 30 et 100 °C, et la réaction spécifique est la suivante :
Cellule-O-Na+CH2CH2O → Cellule-O-CH2CH2OHCell-O-Na+CH 2CH 2O → Cellule-O-CH 2CH 2OH
Cette réaction nécessite un contrôle précis de la température, de la pression et de la quantité d’oxyde d’éthylène ajoutée pour garantir l’uniformité et la qualité du produit.
Lavage
Le HEC brut obtenu contient généralement des alcalis non réagis, de l'oxyde d'éthylène et d'autres sous-produits, qui doivent être éliminés par de multiples lavages à l'eau ou aux solvants organiques. Le processus de lavage nécessite une grande quantité d'eau, et les eaux usées après lavage doivent être traitées et rejetées.
Déshydratation
Après lavage, le HEC humide doit être déshydraté, généralement par filtration sous vide ou séparation centrifuge pour réduire la teneur en humidité.
Séchage
Le HEC déshydraté est séché, généralement par atomisation ou séchage rapide. La température et la durée du séchage doivent être strictement contrôlées afin d'éviter toute dégradation ou agglomération à haute température.
Affûtage
Le bloc HEC séché doit être broyé et tamisé pour obtenir une distribution granulométrique uniforme et finalement former un produit en poudre ou granulaire.
III. Caractéristiques de performance
Solubilité dans l'eau
L'HEC présente une bonne solubilité dans l'eau et se dissout rapidement dans l'eau froide comme chaude pour former une solution transparente ou translucide. Cette solubilité le rend largement utilisé comme épaississant et stabilisant dans les revêtements et les produits chimiques courants.
Épaississant
L'HEC présente un fort effet épaississant en solution aqueuse, et sa viscosité augmente avec la masse moléculaire. Cette propriété épaississante lui permet de contribuer à l'épaississement, à la rétention d'eau et à l'amélioration des performances de construction des revêtements et mortiers à base d'eau.
Rhéologie
La solution aqueuse HEC possède des propriétés rhéologiques uniques, et sa viscosité varie avec le taux de cisaillement, ce qui entraîne une rhéofluidification ou pseudoplasticité. Cette propriété rhéologique lui permet d'ajuster la fluidité et les performances de construction des revêtements et des fluides de forage pétrolier.
Émulsification et suspension
L'HEC possède de bonnes propriétés d'émulsification et de suspension, ce qui permet de stabiliser les particules ou gouttelettes en suspension dans le système de dispersion et d'éviter ainsi la stratification et la sédimentation. C'est pourquoi il est souvent utilisé dans des produits tels que les revêtements en émulsion et les suspensions médicamenteuses.
Biodégradabilité
HEC est un dérivé de cellulose naturel avec une bonne biodégradabilité, aucune pollution pour l'environnement et répond aux exigences de protection de l'environnement vert.
IV. Domaines d'application
Revêtements
Dans les revêtements à base d'eau, le HEC est utilisé comme épaississant et stabilisant pour améliorer la fluidité, les performances de construction et les propriétés anti-affaissement des revêtements.
Construction
Dans les matériaux de construction, le HEC est utilisé dans les mortiers et les mastics en poudre à base de ciment pour améliorer les performances de construction et la rétention d'eau.
Produits chimiques quotidiens
Dans les détergents, les shampooings et les dentifrices, le HEC est utilisé comme épaississant et stabilisant pour améliorer la sensation et la stabilité du produit.
Champs pétroliers
Dans les fluides de forage et de fracturation des champs pétrolifères, le HEC est utilisé pour ajuster la rhéologie et les propriétés de suspension des fluides de forage et améliorer l'efficacité et la sécurité du forage.
Fabrication du papier
Dans le processus de fabrication du papier, le HEC est utilisé pour contrôler la fluidité de la pâte et améliorer l'uniformité et les propriétés de surface du papier.
L'hydroxyéthylcellulose (HEC) est largement utilisée dans de nombreux secteurs industriels en raison de son excellente solubilité dans l'eau, de ses propriétés épaississantes, rhéologiques, émulsifiantes et de suspension, ainsi que de sa bonne biodégradabilité. Son procédé de production est relativement mature. Grâce aux étapes d'éthérification, de lavage, de déshydratation, de séchage et de broyage de la cellulose, des produits HEC aux performances stables et de bonne qualité peuvent être préparés. À l'avenir, grâce à l'amélioration des exigences environnementales et aux progrès technologiques, les perspectives d'application de l'HEC s'élargiront.
Date de publication : 02/07/2024