Hydroxyethyl cellulose (HEC) adalah polimer yang larut dalam air yang berasal dari selulosa, polimer alami yang ditemukan di dinding sel tanaman. Ini banyak digunakan di berbagai industri, termasuk obat-obatan, kosmetik, cat, dan perekat, karena penebalannya yang sangat baik, pembentukan film, dan sifat reologi. Persiapan hidroksietil selulosa melibatkan eterifikasi selulosa dengan etilena oksida dalam kondisi alkali. Proses ini dapat dipecah menjadi beberapa langkah kunci: pemurnian selulosa, alkalisasi, eterifikasi, netralisasi, pencucian, dan pengeringan.
1. Pemurnian selulosa
Langkah pertama dalam persiapan hidroksietil selulosa adalah pemurnian selulosa, biasanya bersumber dari bubur kayu atau linter kapas. Selulosa mentah mengandung kotoran seperti lignin, hemiselulosa, dan ekstraktif lain yang harus dihilangkan untuk mendapatkan selulosa dengan kemurnian tinggi yang cocok untuk modifikasi kimia.
Langkah -langkah yang terlibat:
Pemrosesan Mekanis: Selulosa mentah diproses secara mekanis untuk mengurangi ukurannya dan meningkatkan luas permukaannya, memfasilitasi perawatan kimia berikutnya.
Perawatan Kimia: Selulosa diobati dengan bahan kimia seperti natrium hidroksida (NaOH) dan natrium sulfit (Na2SO3) untuk memecah lignin dan hemiselulosa, diikuti dengan pencucian dan pemutihan untuk menghilangkan kotoran residual dan mendapatkan selulosa putih, berserat.
2. Alkalisasi
Selulosa yang dimurnikan kemudian dialkalisasi untuk mengaktifkannya untuk reaksi eterifikasi. Ini melibatkan mengobati selulosa dengan larutan sodium hidroksida yang berair.
Reaksi:
Selulosa+NaOH → alkali selulosa
Prosedur:
Selulosa ditangguhkan dalam air, dan larutan natrium hidroksida ditambahkan. Konsentrasi NaOH biasanya berkisar antara 10-30%, dan reaksi dilakukan pada suhu antara 20-40 ° C.
Campuran diaduk untuk memastikan penyerapan alkali yang seragam, yang mengarah ke pembentukan selulosa alkali. Perantara ini lebih reaktif terhadap etilena oksida, memfasilitasi proses eterifikasi.
3. Etherifikasi
Langkah kunci dalam persiapan hidroksietil selulosa adalah eterifikasi selulosa alkali dengan etilena oksida. Reaksi ini memperkenalkan gugus hidroksietil (-CH2CH2OH) ke dalam tulang punggung selulosa, membuatnya larut dalam air.
Reaksi:
Alkali selulosa+etilena oksida → hidroksietil selulosa+naOH
Prosedur:
Ethylene oxide ditambahkan ke selulosa alkali, baik dalam proses batch atau kontinu. Reaksi biasanya dilakukan dalam reaktor autoklaf atau tekanan.
Kondisi reaksi, termasuk suhu (50-100 ° C) dan tekanan (1-5 atm), dikontrol dengan hati-hati untuk memastikan substitusi optimal gugus hidroksietil. Tingkat substitusi (DS) dan substitusi molar (MS) adalah parameter penting yang mempengaruhi sifat -sifat produk akhir.
4. Netralisasi
Setelah reaksi eterifikasi, campuran mengandung hidroksietil selulosa dan residual natrium hidroksida. Langkah selanjutnya adalah netralisasi, di mana kelebihan alkali dinetralkan menggunakan asam, biasanya asam asetat (CH3COOH) atau asam hidroklorat (HCl).
Reaksi: NaOH+HCl → NaCl+H2O
Prosedur:
Asam perlahan -lahan ditambahkan ke campuran reaksi di bawah kondisi terkontrol untuk menghindari panas yang berlebihan dan mencegah degradasi hidroksietil selulosa.
Campuran yang dinetralkan kemudian mengalami penyesuaian pH untuk memastikannya berada dalam kisaran yang diinginkan, biasanya di sekitar pH netral (6-8).
5. Cuci
Setelah netralisasi, produk harus dicuci untuk menghilangkan garam dan produk sampingan lainnya. Langkah ini sangat penting untuk mendapatkan hidroksietil selulosa murni.
Prosedur:
Campuran reaksi diencerkan dengan air, dan hidroksietil selulosa dipisahkan oleh filtrasi atau sentrifugasi.
Selulosa hidroksietil yang terpisah berulang kali dicuci dengan air deionisasi untuk menghilangkan garam dan kotoran residu. Proses pencucian berlanjut sampai air pencuci mencapai konduktivitas yang ditentukan, menunjukkan penghapusan kotoran yang larut.
6. pengeringan
Langkah terakhir dalam persiapan hydroxyethyl cellulose mengering. Langkah ini menghilangkan kelebihan air, menghasilkan produk kering dan bubuk yang cocok untuk berbagai aplikasi.
Prosedur:
Selulosa hidroksietil yang dicuci disebarkan pada baki pengeringan atau disampaikan melalui terowongan pengeringan. Suhu pengeringan dikontrol dengan hati-hati untuk menghindari degradasi termal, biasanya mulai dari 50-80 ° C.
Atau, pengeringan semprot dapat digunakan untuk pengeringan yang cepat dan efisien. Dalam pengeringan semprot, larutan selulosa hidroksietil berair di atomisasi menjadi tetesan halus dan dikeringkan dalam aliran udara panas, menghasilkan bubuk halus.
Produk kering kemudian digiling ke ukuran partikel yang diinginkan dan dikemas untuk penyimpanan dan distribusi.
Kontrol kualitas dan aplikasi
Sepanjang proses persiapan, langkah -langkah kontrol kualitas yang ketat diimplementasikan untuk memastikan konsistensi dan kualitas hidroksietil selulosa. Parameter utama seperti viskositas, tingkat substitusi, kadar air, dan ukuran partikel dipantau secara teratur.
Aplikasi:
Farmasi: Digunakan sebagai zat penebalan, pengikat, dan penstabil dalam formulasi seperti tablet, suspensi, dan salep.
Kosmetik: Menyediakan viskositas dan tekstur untuk produk seperti krim, lotion, dan sampo.
Cat and Coatings: bertindak sebagai pengubah pengental dan reologi, meningkatkan sifat aplikasi dan stabilitas cat.
Industri Makanan: Berfungsi sebagai pengental, penstabil, dan pengemulsi dalam berbagai produk makanan.
Persiapan hidroksietil selulosa melibatkan serangkaian proses kimia dan mekanis yang terdefinisi dengan baik yang bertujuan memodifikasi selulosa untuk memperkenalkan gugus hidroksietil. Setiap langkah, dari pemurnian selulosa hingga pengeringan, sangat penting dalam menentukan kualitas dan fungsionalitas produk akhir. Sifat serbaguna hidroksietil selulosa menjadikannya bahan yang tak ternilai di berbagai industri, menyoroti pentingnya praktik manufaktur yang tepat untuk memenuhi persyaratan spesifik dari berbagai aplikasi.
Waktu posting: Mei-28-2024