I. Introduzione
L'idrossietilcellulosa (HEC) è un polimero non ionico idrosolubile ampiamente utilizzato nell'estrazione petrolifera, nei rivestimenti, nell'edilizia, nei prodotti chimici di uso quotidiano, nella fabbricazione della carta e in altri settori. L'HEC si ottiene modificando chimicamente la cellulosa e le sue proprietà e i suoi utilizzi sono determinati principalmente dai sostituenti idrossietilici presenti nelle molecole di cellulosa.
II. Processo produttivo
Il processo di produzione dell'HEC comprende principalmente le seguenti fasi: eterificazione della cellulosa, lavaggio, disidratazione, essiccazione e macinazione. Di seguito è riportata un'introduzione dettagliata a ciascuna fase:
Eterificazione della cellulosa
La cellulosa viene prima trattata con un alcalino per formare cellulosa alcalina (Cellulosa Alcalina). Questo processo viene solitamente eseguito in un reattore, utilizzando una soluzione di idrossido di sodio per trattare la cellulosa naturale e formare cellulosa alcalina. La reazione chimica è la seguente:
Cella-OH+NaOH→Cella-O-Na+H2OCella-OH+NaOH→Cella-O-Na+H 2O
Successivamente, la cellulosa alcalina reagisce con l'ossido di etilene per formare idrossietilcellulosa. La reazione avviene ad alta pressione, solitamente tra 30 e 100 °C, e la reazione specifica è la seguente:
Cella-O-Na+CH2CH2O→Cella-O-CH2CH2OHCella-O-Na+CH 2CH 2O→Cella-O-CH 2CH 2OH
Questa reazione richiede un controllo preciso della temperatura, della pressione e della quantità di ossido di etilene aggiunta per garantire l'uniformità e la qualità del prodotto.
Lavaggio
L'HEC grezzo risultante contiene solitamente alcali non reagiti, ossido di etilene e altri sottoprodotti, che devono essere rimossi mediante ripetuti lavaggi con acqua o con solventi organici. Durante il processo di lavaggio con acqua è richiesta una grande quantità d'acqua e le acque reflue successive al lavaggio devono essere trattate e scaricate.
Disidratazione
Dopo il lavaggio, l'HEC umido deve essere disidratato, solitamente tramite filtrazione sotto vuoto o separazione centrifuga, per ridurre il contenuto di umidità.
Asciugatura
L'HEC disidratato viene essiccato, solitamente mediante essiccazione a spruzzo o flash. Temperatura e tempo devono essere rigorosamente controllati durante il processo di essiccazione per evitare degradazione o agglomerazione ad alta temperatura.
macinazione
Il blocco HEC essiccato deve essere macinato e setacciato per ottenere una distribuzione uniforme delle dimensioni delle particelle e, infine, formare un prodotto in polvere o granulare.
III. Caratteristiche prestazionali
Solubilità in acqua
L'HEC ha una buona solubilità in acqua e può dissolversi rapidamente sia in acqua fredda che calda formando una soluzione trasparente o traslucida. Questa proprietà di solubilità lo rende ampiamente utilizzato come addensante e stabilizzante in rivestimenti e prodotti chimici di uso quotidiano.
Addensamento
L'HEC mostra un forte effetto addensante in soluzione acquosa e la sua viscosità aumenta con l'aumentare del peso molecolare. Questa proprietà addensante gli consente di svolgere un ruolo nell'addensamento, nella ritenzione idrica e nel miglioramento delle prestazioni costruttive di rivestimenti e malte edili a base d'acqua.
Reologia
La soluzione acquosa di HEC possiede proprietà reologiche uniche e la sua viscosità varia al variare della velocità di taglio, mostrando un assottigliamento o pseudoplasticità. Questa proprietà reologica consente di regolare la fluidità e le prestazioni di costruzione nei rivestimenti e nei fluidi di perforazione per giacimenti petroliferi.
Emulsificazione e sospensione
L'HEC possiede buone proprietà di emulsione e sospensione, che possono stabilizzare particelle o goccioline sospese nel sistema di dispersione, prevenendone la stratificazione e la sedimentazione. Pertanto, l'HEC viene spesso utilizzato in prodotti come rivestimenti in emulsione e sospensioni di farmaci.
Biodegradabilità
HEC è un derivato naturale della cellulosa con buona biodegradabilità, non inquina l'ambiente e soddisfa i requisiti di tutela ambientale.
IV. Campi di applicazione
Rivestimenti
Nei rivestimenti a base d'acqua, l'HEC viene utilizzato come addensante e stabilizzante per migliorare la fluidità, le prestazioni costruttive e le proprietà anti-colata dei rivestimenti.
Costruzione
Nei materiali da costruzione, l'HEC viene utilizzato nella malta cementizia e nello stucco in polvere per migliorare le prestazioni di costruzione e la ritenzione idrica.
Prodotti chimici quotidiani
Nei detergenti, negli shampoo e nei dentifrici, l'HEC viene utilizzato come addensante e stabilizzante per migliorare la consistenza e la stabilità del prodotto.
giacimenti petroliferi
Nei fluidi di perforazione e fratturazione dei giacimenti petroliferi, l'HEC viene utilizzato per regolare la reologia e le proprietà di sospensione dei fluidi di perforazione e migliorare l'efficienza e la sicurezza della perforazione.
Fabbricazione della carta
Nel processo di fabbricazione della carta, l'HEC viene utilizzato per controllare la fluidità della polpa e migliorare l'uniformità e le proprietà superficiali della carta.
L'idrossietilcellulosa (HEC) è ampiamente utilizzata in numerosi settori industriali grazie alla sua eccellente solubilità in acqua, alle sue proprietà addensanti, reologiche, di emulsione e sospensione, nonché alla sua buona biodegradabilità. Il suo processo produttivo è relativamente maturo. Attraverso le fasi di eterificazione della cellulosa, lavaggio, disidratazione, essiccazione e macinazione, è possibile ottenere prodotti HEC con prestazioni stabili e buona qualità. In futuro, con il miglioramento dei requisiti di tutela ambientale e l'avanzamento tecnologico, le prospettive applicative dell'HEC saranno più ampie.
Data di pubblicazione: 02-07-2024