I. Introduzione
L'idrossietilcellulosa (HEC) è un polimero solubile in acqua non ionico ampiamente utilizzato nell'estrazione del petrolio, nei rivestimenti, nell'edilizia, nei prodotti chimici quotidiani, nella fabbricazione della carta e in altri campi. L'HEC si ottiene mediante modificazione chimica della cellulosa e le sue proprietà e usi sono determinati principalmente dai sostituenti idrossietilici sulle molecole di cellulosa.
II. Processo di produzione
Il processo di produzione di HEC comprende principalmente le seguenti fasi: eterificazione della cellulosa, lavaggio, disidratazione, essiccazione e macinazione. Di seguito è riportata un'introduzione dettagliata a ciascun passaggio:
Eterificazione della cellulosa
La cellulosa viene prima trattata con alcali per formare cellulosa alcalina (Cellulose Alkali). Questo processo viene solitamente eseguito in un reattore, utilizzando una soluzione di idrossido di sodio per trattare la cellulosa naturale per formare cellulosa alcalina. La reazione chimica è la seguente:
Cella-OH+NaOH→Cella-O-Na+H2OCella-OH+NaOH→Cella-O-Na+H 2O
Quindi, la cellulosa alcalina reagisce con l'ossido di etilene per formare idrossietilcellulosa. La reazione viene condotta ad alta pressione, solitamente 30-100°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 aggiunto per garantire l'uniformità e la qualità del prodotto.
Lavaggio
L'HEC grezzo risultante solitamente contiene alcali non reagiti, ossido di etilene e altri sottoprodotti, che devono essere rimossi mediante molteplici lavaggi con acqua o lavaggi con solventi organici. Durante il processo di lavaggio con acqua è necessaria una grande quantità di acqua e le acque reflue dopo il lavaggio devono essere trattate e scaricate.
Disidratazione
L'HEC umido dopo il lavaggio deve essere disidratato, solitamente mediante filtrazione sotto vuoto o separazione centrifuga per ridurre il contenuto di umidità.
Asciugatura
L'HEC disidratato viene essiccato, solitamente mediante essiccazione a spruzzo o essiccazione flash. La temperatura e il tempo devono essere rigorosamente controllati durante il processo di essiccazione per evitare degradazione o agglomerazione ad alta temperatura.
Rettifica
Il blocco HEC essiccato deve essere macinato e setacciato per ottenere una distribuzione granulometrica uniforme 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 per formare una soluzione trasparente o traslucida. Questa proprietà di solubilità lo rende ampiamente utilizzato come addensante e stabilizzante nei rivestimenti e nei prodotti chimici quotidiani.
Ispessimento
L'HEC mostra un forte effetto addensante in soluzione acquosa e la sua viscosità aumenta con l'aumento del peso molecolare. Questa proprietà addensante gli consente di svolgere un ruolo nell'ispessimento, nella ritenzione dell'acqua e nel miglioramento delle prestazioni costruttive nei rivestimenti a base acqua e nelle malte da costruzione.
Reologia
La soluzione acquosa di HEC ha proprietà reologiche uniche e la sua viscosità cambia con il cambiamento della velocità di taglio, mostrando assottigliamento del taglio o pseudoplasticità. Questa proprietà reologica gli consente di regolare la fluidità e le prestazioni costruttive nei rivestimenti e nei fluidi di perforazione dei giacimenti petroliferi.
Emulsionamento e sospensione
L'HEC ha buone proprietà di emulsione e sospensione, che possono stabilizzare le particelle o le goccioline sospese nel sistema di dispersione per prevenire la stratificazione e la sedimentazione. Pertanto, l'HEC viene spesso utilizzato in prodotti come rivestimenti in emulsione e sospensioni di farmaci.
Biodegradabilità
L'HEC è un derivato naturale della cellulosa con buona biodegradabilità, nessun inquinamento per l'ambiente e soddisfa i requisiti di protezione ambientale verde.
IV. Campi di applicazione
Rivestimenti
Nei rivestimenti a base acqua, l'HEC viene utilizzato come addensante e stabilizzante per migliorare la fluidità, le prestazioni costruttive e le proprietà anti-cedimento dei rivestimenti.
Costruzione
Nei materiali da costruzione, l'HEC viene utilizzato nella malta a base di cemento e nella polvere di mastice per migliorare le prestazioni di costruzione e la ritenzione idrica.
Prodotti chimici quotidiani
Nei detersivi, shampoo e dentifrici, l'HEC viene utilizzato come addensante e stabilizzante per migliorare la sensazione 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 pasta e migliorare l'uniformità e le proprietà superficiali della carta.
L'idrossietilcellulosa (HEC) è stata ampiamente utilizzata in molti campi industriali grazie alla sua eccellente solubilità in acqua, addensamento, proprietà reologiche, proprietà di emulsionamento e sospensione, nonché buona biodegradabilità. Il suo processo di produzione è relativamente maturo. Attraverso le fasi di eterificazione, lavaggio, disidratazione, essiccazione e macinazione della cellulosa, è possibile preparare prodotti HEC con prestazioni stabili e buona qualità. In futuro, con il miglioramento dei requisiti di protezione ambientale e il progresso della tecnologia, le prospettive di applicazione dell'HEC saranno più ampie.
Orario di pubblicazione: 02-lug-2024