Hidroksietil celuloza (HEC) je neionski, vodotopljiv polimer izveden iz celuloze, prirodnog polimera koji se nalazi u staničnim zidovima biljaka. Široko se koristi u raznim industrijama, uključujući lijekove, kozmetiku, boje i ljepila, zbog izvrsnih zadebljanja, filma formiranja i reoloških svojstava. Priprema hidroksietilne celuloze uključuje eterifikaciju celuloze s etilen oksidom u alkalnim uvjetima. Ovaj se postupak može razgraditi na nekoliko ključnih koraka: pročišćavanje celuloze, alkalizaciju, eterifikaciju, neutralizaciju, pranje i sušenje.
1. Pročišćavanje celuloze
Prvi korak u pripremi hidroksietilne celuloze je pročišćavanje celuloze, obično dobivenog iz drvene pulpe ili pamučnih lima. Sirova celuloza sadrži nečistoće poput lignina, hemiceluloze i drugih ekstraktiva koji se moraju ukloniti kako bi se dobila celuloza visoke čistoće pogodne za kemijsku modifikaciju.
Koraci uključeni:
Mehanička obrada: Sirova celuloza se mehanički obrađuje kako bi se smanjila njegova veličina i povećala površinu, olakšavajući naknadne kemijske tretmane.
Kemijski tretman: celuloza se tretira kemikalijama poput natrijevog hidroksida (NaOH) i natrijevog sulfita (Na2SO3) radi razbijanja lignina i hemiceluloze, nakon čega slijedi pranje i izbjeljivanje kako bi se uklonili preostale nečistoće i dobili bijelu, vlaknastu celulozu.
2. Alkalizacija
Pročišćena celuloza se zatim alkalizira kako bi je aktivirala za reakciju eterifikacije. To uključuje liječenje celuloze vodenom otopinom natrijevog hidroksida.
Reakcija:
Celuloza+NaOH → alkalna celuloza
Postupak:
Celuloza se suspendira u vodi i dodaje se otopina natrijevog hidroksida. Koncentracija NaOH obično se kreće od 10-30%, a reakcija se provodi na temperaturama između 20-40 ° C.
Smjesa se miješa kako bi se osigurala ujednačena apsorpcija alkalije, što dovodi do stvaranja alkalne celuloze. Ovaj intermedijar je reaktivniji prema etilen oksidu, olakšavajući postupak eterifikacije.
3. Eterifikacija
Ključni korak u pripremi hidroksietilne celuloze je eterifikacija alkalne celuloze s etilen oksidom. Ova reakcija uvodi hidroksietilne skupine (-CH2CH2CH2OH) u kralježnicu celuloze, što je čini topljivom u vodi.
Reakcija:
Alkalna celuloza+etilen oksid → hidroksietil celuloza+NaOH
Postupak:
Etilen oksid se dodaje u alkalnu celulozu, bilo u šarži ili kontinuiranom procesu. Reakcija se obično provodi u autoklavu ili tlačnom reaktoru.
Reakcijski uvjeti, uključujući temperaturu (50-100 ° C) i tlak (1-5 ATM), pažljivo se kontroliraju kako bi se osigurala optimalna supstitucija hidroksietilnih skupina. Stupanj supstitucije (DS) i molarna supstitucija (MS) su kritični parametri koji utječu na svojstva konačnog proizvoda.
4. Neutralizacija
Nakon reakcije eterifikacije, smjesa sadrži hidroksietil celulozu i rezidualni natrijev hidroksid. Sljedeći korak je neutralizacija, gdje se višak alkalija neutralizira pomoću kiseline, tipično octene kiseline (CH3COOH) ili klorovodične kiseline (HCL).
Reakcija: NaOH+HCl → NaCl+H2O
Postupak:
Kiselina se polako dodaje reakcijskoj smjesi u kontroliranim uvjetima kako bi se izbjegla prekomjerna toplina i spriječila razgradnju hidroksietil celuloze.
Neutralizirana smjesa se zatim podvrgava podešavanju pH kako bi se osiguralo da je unutar željenog raspona, obično oko neutralnog pH (6-8).
5. Pranje
Nakon neutralizacije, proizvod se mora ispirati kako bi se uklonili soli i drugi nusproizvodi. Ovaj je korak presudan za dobivanje čiste hidroksietilne celuloze.
Postupak:
Reakcijska smjesa je razrijeđena vodom, a hidroksietil celuloza je odvojena filtracijom ili centrifugiranjem.
Odvajana hidroksietil celuloza više puta se ispire deioniziranom vodom kako bi se uklonili zaostale soli i nečistoće. Proces pranja nastavlja se sve dok voda za pranje ne dosegne određenu vodljivost, što ukazuje na uklanjanje topljivih nečistoća.
6. Sušenje
Posljednji korak u pripremi hidroksietilne celuloze je sušenje. Ovaj korak uklanja višak vode, dajući suhi proizvod u prahu pogodan za različite primjene.
Postupak:
Isprana hidroksietil celuloza širi se na ladice za sušenje ili se prenosi kroz tunel za sušenje. Temperatura sušenja pažljivo se kontrolira kako bi se izbjegla toplinska razgradnja, obično se kreće od 50-80 ° C.
Alternativno, sušenje raspršivanjem može se koristiti za brzo i učinkovito sušenje. Pri sušenju raspršivanjem, vodena hidroksietilna otopina celuloze atomizirana je u fine kapljice i osuši se u toku vrućeg zraka, što rezultira finim prahom.
Osušeni proizvod se zatim mljevi na željenu veličinu čestica i pakira za pohranu i distribuciju.
Kontrola kvalitete i aplikacije
Kroz proces pripreme provode se stroge mjere kontrole kvalitete kako bi se osigurala konzistentnost i kvaliteta hidroksietilne celuloze. Redovito se prate ključni parametri poput viskoznosti, stupnja supstitucije, sadržaja vlage i veličine čestica.
Prijave:
Farmaceutski proizvodi: koristi se kao sredstvo za zgušnjavanje, vezivo i stabilizator u formulacijama poput tableta, suspenzija i masti.
Kozmetika: pruža viskoznost i teksturu proizvodima poput kreme, losiona i šampona.
Boje i premazi: djeluje kao modifikator zgušnjivača i reologije, poboljšavajući svojstva primjene i stabilnost boja.
Prehrambena industrija: funkcionira kao zgušnjivač, stabilizator i emulgator u raznim prehrambenim proizvodima.
Priprema hidroksietilne celuloze uključuje niz dobro definiranih kemijskih i mehaničkih procesa usmjerenih na modificiranje celuloze za uvođenje hidroksietilnih skupina. Svaki je korak, od pročišćavanja celuloze do sušenja, presudan u određivanju kvalitete i funkcionalnosti konačnog proizvoda. Svestrana svojstva hidroksietil celuloze čine ga neprocjenjivim sastojkom u brojnim industrijama, ističući važnost preciznih proizvodnih praksi kako bi se ispunili specifični zahtjevi različitih primjena.
Vrijeme posta: svibanj-28-2024