I.Introduction
L'hydroxyéthylcellulose (HEC) est un polymère hydrosoluble non ionique largement utilisé dans l'extraction du pétrole, les revêtements, la construction, les produits chimiques quotidiens, la fabrication du papier et d'autres domaines. HEC est obtenu par modification chimique de la cellulose, et ses propriétés et utilisations sont principalement déterminées par les substituants hydroxyéthyle 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. Ce qui suit est une introduction détaillée à chaque étape :
Éthérification de la cellulose
La cellulose est d'abord traitée avec un alcali pour former de la cellulose alcaline (Cellulose Alkali). Ce processus est généralement effectué dans un réacteur, en utilisant une solution d'hydroxyde de sodium pour traiter la cellulose naturelle afin de 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
Ensuite, l’alcali-cellulose réagit avec l’oxyde d’éthylène pour former de l’hydroxyéthylcellulose. La réaction est effectuée 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 résultant contient généralement des alcalis, de l'oxyde d'éthylène et d'autres sous-produits n'ayant pas réagi, qui doivent être éliminés par plusieurs lavages à l'eau ou par solvants organiques. Une grande quantité d'eau est nécessaire pendant le processus de lavage à l'eau, et les eaux usées après le lavage doivent être traitées et évacuées.
Déshydratation
Les HEC humides après lavage doivent être déshydratés, généralement par filtration sous vide ou séparation centrifuge pour réduire la teneur en humidité.
Séchage
Le HEC déshydraté est séché, généralement par séchage par pulvérisation ou séchage éclair. La température et la durée doivent être strictement contrôlées pendant le processus de séchage pour éviter une dégradation ou une agglomération à haute température.
Affûtage
Le bloc HEC séché doit être broyé et tamisé pour obtenir une distribution granulométrique uniforme et enfin former un produit en poudre ou granulaire.
III. Caractéristiques de performance
Solubilité dans l'eau
HEC a une bonne solubilité dans l’eau et peut se dissoudre rapidement dans l’eau froide et chaude pour former une solution transparente ou translucide. Cette propriété de solubilité le rend largement utilisé comme épaississant et stabilisant dans les revêtements et les produits chimiques quotidiens.
Épaississant
HEC présente un fort effet épaississant en solution aqueuse et sa viscosité augmente avec l'augmentation du poids moléculaire. Cette propriété épaississante lui permet de jouer un rôle d’épaississement, de rétention d’eau et d’amélioration des performances de construction des revêtements à base d’eau et des mortiers de construction.
Rhéologie
La solution aqueuse HEC a des propriétés rhéologiques uniques et sa viscosité change avec le changement du taux de cisaillement, montrant un amincissement par cisaillement ou une pseudoplasticité. Cette propriété rhéologique lui permet d’ajuster la fluidité et les performances de construction des revêtements et des fluides de forage pour champs pétrolifères.
Émulsification et suspension
HEC a de bonnes propriétés d'émulsification et de suspension, qui peuvent stabiliser les particules ou gouttelettes en suspension dans le système de dispersion pour empêcher la stratification et la sédimentation. Par conséquent, HEC est souvent utilisé dans des produits tels que les revêtements en émulsion et les suspensions médicamenteuses.
Biodégradabilité
HEC est un dérivé naturel de cellulose avec une bonne biodégradabilité, sans pollution pour l'environnement et répond aux exigences de protection de l'environnement vert.
IV. Champs d'application
Revêtements
Dans les revêtements à base d’eau, 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, les HEC sont utilisés dans les mortiers à base de ciment et les poudres de mastic pour améliorer les performances de construction et la rétention d'eau.
Produits chimiques quotidiens
Dans les détergents, les shampoings et les dentifrices, le HEC est utilisé comme épaississant et stabilisant pour améliorer la sensation et la stabilité du produit.
Champs pétrolifères
Dans les fluides de forage et de fracturation des champs pétrolifères, 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) a été largement utilisée dans de nombreux domaines industriels en raison de son excellente solubilité dans l'eau, de ses propriétés épaississantes, rhéologiques, de ses propriétés d'émulsification et de suspension, ainsi que de sa bonne biodégradabilité. Son processus 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, avec l'amélioration des exigences en matière de protection de l'environnement et les progrès de la technologie, les perspectives d'application du HEC seront plus larges.
Heure de publication : 02 juillet 2024