Hýdroxýetýlsellulósa (HEC) er ójónuð, vatnsleysanleg fjölliða unnin úr sellulósa, náttúrulegri fjölliða sem finnst í frumuveggjum plantna. Það er mikið notað í ýmsum atvinnugreinum, þar á meðal lyfjum, snyrtivörum, málningu og límum, vegna framúrskarandi þykknunar, filmumyndandi og rheological eiginleika. Framleiðsla hýdroxýetýlsellulósa felur í sér eterun sellulósa með etýlenoxíði við basísk skilyrði. Hægt er að skipta þessu ferli niður í nokkur lykilþrep: sellulósahreinsun, basa, eteringu, hlutleysingu, þvott og þurrkun.
1. Sellulósahreinsun
Fyrsta skrefið í framleiðslu hýdroxýetýlsellulósa er hreinsun sellulósa, venjulega upprunnin úr viðarkvoða eða bómull. Hrár sellulósa inniheldur óhreinindi eins og lignín, hemicellulose og önnur útdráttarefni sem þarf að fjarlægja til að fá háhreinan sellulósa sem hentar til efnabreytinga.
Skref sem taka þátt:
Vélræn vinnsla: Hrár sellulósa er vélrænt unninn til að minnka stærð hans og auka yfirborðsflatarmál hans, sem auðveldar síðari efnameðferð.
Efnameðferð: Sellulósan er meðhöndluð með efnum eins og natríumhýdroxíði (NaOH) og natríumsúlfíti (Na2SO3) til að brjóta niður lignín og hemisellulósa, fylgt eftir með þvotti og bleikingu til að fjarlægja leifar af óhreinindum og fá hvítan trefjakenndan sellulósa.
2. Alkalization
Hreinsaður sellulósinn er síðan basaður til að virkja hann fyrir eterunarhvarfið. Þetta felur í sér að meðhöndla sellulósa með vatnslausn af natríumhýdroxíði.
Viðbrögð:
Sellulósa+NaOH→Alkalí sellulósa
Aðferð:
Sellulósanum er dreift í vatni og natríumhýdroxíðlausn bætt við. Styrkur NaOH er venjulega á bilinu 10-30% og hvarfið fer fram við hitastig á milli 20-40°C.
Blandan er hrærð til að tryggja jafnt frásog basans, sem leiðir til myndunar alkalísellulósa. Þetta milliefni er hvarfgjarnara gagnvart etýlenoxíði, sem auðveldar eterunarferlið.
3. Etergun
Lykilskrefið í framleiðslu hýdroxýetýlsellulósa er eterun alkalísellulósa með etýlenoxíði. Þetta hvarf kynnir hýdroxýetýlhópa (-CH2CH2OH) inn í sellulósaburðinn, sem gerir það vatnsleysanlegt.
Viðbrögð:
Alkalísellulósa+etýlenoxíð→Hýdroxýetýlsellulósa+NaOH
Aðferð:
Etýlenoxíði er bætt við alkalísellulósann, annað hvort í lotu eða samfelldu ferli. Hvarfið er venjulega framkvæmt í autoclave eða þrýstibúnaði.
Hvarfskilyrðunum, þar á meðal hitastigi (50-100°C) og þrýstingi (1-5 atm), er vandlega stjórnað til að tryggja ákjósanlega skiptingu hýdroxýetýlhópa. Staðgengisstig (DS) og mólskipti (MS) eru mikilvægar breytur sem hafa áhrif á eiginleika lokaafurðarinnar.
4. Hlutleysing
Eftir eterunarhvarfið inniheldur blandan hýdroxýetýlsellulósa og leifar af natríumhýdroxíði. Næsta skref er hlutleysing, þar sem umfram basa er hlutleyst með sýru, venjulega ediksýru (CH3COOH) eða saltsýru (HCl).
Hvarf: NaOH+HCl→NaCl+H2O
Aðferð:
Sýrunni er bætt hægt út í hvarfblönduna við stýrðar aðstæður til að forðast of mikinn hita og koma í veg fyrir niðurbrot hýdroxýetýlsellulósa.
Hlutlausa blandan er síðan sett í pH-stillingu til að tryggja að hún sé innan æskilegra marka, venjulega í kringum hlutlaust pH (6-8).
5. Þvottur
Eftir hlutleysingu verður að þvo vöruna til að fjarlægja sölt og aðrar aukaafurðir. Þetta skref er mikilvægt til að fá hreinan hýdroxýetýlsellulósa.
Aðferð:
Hvarfblandan er þynnt með vatni og hýdroxýetýlsellulósa er aðskilinn með síun eða skilvindu.
Aðskilinn hýdroxýetýlsellulósa er þveginn ítrekað með afjónuðu vatni til að fjarlægja leifar af söltum og óhreinindum. Þvottaferlið heldur áfram þar til þvottavatnið nær tiltekinni leiðni, sem gefur til kynna að leysanleg óhreinindi séu fjarlægð.
6. Þurrkun
Lokaskrefið í framleiðslu hýdroxýetýlsellulósa er þurrkun. Þetta skref fjarlægir umfram vatn og gefur af sér þurra, duftformaða vöru sem hentar til ýmissa nota.
Aðferð:
Þvegin hýdroxýetýlsellulósa er dreift á þurrkbakka eða flutt í gegnum þurrkunargöng. Þurrkunarhitastiginu er vandlega stjórnað til að forðast varma niðurbrot, venjulega á bilinu 50-80°C.
Að öðrum kosti er hægt að nota úðaþurrkun fyrir hraða og skilvirka þurrkun. Við úðaþurrkun er vatnskennda hýdroxýetýlsellulósalausnin sundruð í fína dropa og þurrkuð í heitum loftstraumi, sem leiðir til fíns dufts.
Þurrkuðu afurðin er síðan möluð að æskilegri kornastærð og henni pakkað til geymslu og dreifingar.
Gæðaeftirlit og umsóknir
Í gegnum undirbúningsferlið eru strangar gæðaeftirlitsráðstafanir framkvæmdar til að tryggja samkvæmni og gæði hýdroxýetýlsellulósa. Reglulega er fylgst með lykilstærðum eins og seigju, skiptingarstigi, rakainnihaldi og kornastærð.
Umsóknir:
Lyf: Notað sem þykkingarefni, bindiefni og sveiflujöfnun í samsetningum eins og töflum, sviflausnum og smyrslum.
Snyrtivörur: Veitir seigju og áferð á vörur eins og krem, húðkrem og sjampó.
Málning og húðun: Virkar sem þykkingarefni og gæðabreytingar, bætir álagseiginleika og stöðugleika málningar.
Matvælaiðnaður: Virkar sem þykkingarefni, sveiflujöfnun og ýruefni í ýmsum matvælum.
Undirbúningur hýdroxýetýlsellulósa felur í sér röð vel skilgreindra efna- og vélrænna ferla sem miða að því að breyta sellulósa til að kynna hýdroxýetýlhópa. Hvert skref, frá sellulósahreinsun til þurrkunar, skiptir sköpum við að ákvarða gæði og virkni lokaafurðarinnar. Fjölhæfir eiginleikar hýdroxýetýlsellulósa gera það að ómetanlegu innihaldsefni í fjölmörgum atvinnugreinum, sem undirstrikar mikilvægi nákvæmra framleiðsluaðferða til að uppfylla sérstakar kröfur ýmissa nota.
Birtingartími: maí-28-2024