תהליך ייצור וביצועים של תאית הידרוקסיאתיל (HEC)

א. הקדמה

תאית הידרוקסיאתיל (HEC) הוא פולימר מסיס במים לא יוני בשימוש נרחב בהפקת נפט, ציפויים, בנייה, כימיקלים יומיומיים, ייצור נייר ותחומים אחרים. HEC מתקבל על ידי שינוי כימי של תאית, ותכונותיו ושימושיו נקבעים בעיקר על ידי תחליפי ההידרוקסיאתיל על מולקולות התאית.

II. תהליך ייצור

תהליך הייצור של HEC כולל בעיקר את השלבים הבאים: אתריפיקציה של תאית, כביסה, התייבשות, ייבוש וטחינה. להלן מבוא מפורט לכל שלב:

האתריפיקציה של תאית

תאית מטופלת תחילה עם אלקלי ליצירת תאית אלקלית (Cellulose Alkali). תהליך זה מבוצע בדרך כלל בכור, תוך שימוש בתמיסת נתרן הידרוקסיד לטיפול בתאית טבעית ליצירת תאית אלקלית. התגובה הכימית היא כדלקמן:

תא-OH+NaOH→Cell-O-Na+H2OCell-OH+NaOH→Cell-O-Na+H 2O

לאחר מכן, תאית אלקלית מגיבה עם תחמוצת אתילן ליצירת תאית הידרוקסיאתיל. התגובה מתבצעת בלחץ גבוה, בדרך כלל 30-100 מעלות צלזיוס, והתגובה הספציפית היא כדלקמן:

Cell-O-Na+CH2CH2O→Cell-O-CH2CH2OHCell-O-Na+CH 2CH 2O→Cell-O-CH 2CH 2OH

תגובה זו דורשת בקרה מדויקת של הטמפרטורה, הלחץ וכמות האתילן אוקסיד הנוספת כדי להבטיח את אחידות ואיכות המוצר.

כְּבָסִים

ה-HEC הגולמי המתקבל מכיל בדרך כלל אלקלי, תחמוצת אתילן ותוצרי לוואי אחרים שאינם מגיבים, אותם יש להסיר על ידי שטיפות מרובות במים או שטיפות ממסים אורגניים. נדרשת כמות גדולה של מים בתהליך שטיפת המים, ויש לטפל בשפכים לאחר השטיפה ולהוציא אותם.

התייבשות

ה-HEC הרטוב לאחר הכביסה צריך להתייבש, בדרך כלל על ידי סינון ואקום או הפרדה צנטריפוגלית כדי להפחית את תכולת הלחות.

יִבּוּשׁ

ה-HEC המיובש מיובש, בדרך כלל על ידי ייבוש בהתזה או ייבוש בזק. יש לשלוט בקפדנות על הטמפרטורה והזמן במהלך תהליך הייבוש כדי למנוע התדרדרות או צבירה בטמפרטורה גבוהה.

שְׁחִיקָה

יש לטחון ולסנף את גוש ה-HEC המיובש כדי להשיג פיזור אחיד של גודל החלקיקים, ולבסוף ליצור אבקה או מוצר גרגירי.

III. מאפייני ביצועים

מסיסות במים

ל-HEC מסיסות מים טובה והוא יכול להתמוסס במהירות הן במים קרים והן במים חמים ליצירת תמיסה שקופה או שקופה. תכונת מסיסות זו הופכת אותו לשימוש נרחב כחומר מעבה ומייצב בציפויים ומוצרים כימיים יומיומיים.

הִתְעַבּוּת

HEC מראה אפקט עיבוי חזק בתמיסה מימית, וצמיגותו עולה עם העלייה במשקל המולקולרי. תכונת עיבוי זו מאפשרת לו למלא תפקיד בעיבוי, שמירה על מים ושיפור ביצועי הבנייה בציפויים על בסיס מים ובטיט בניין.

ריאולוגיה

לתמיסה מימית של HEC יש תכונות ריאולוגיות ייחודיות, והצמיגות שלה משתנה עם השינוי בקצב הגזירה, מראה דילול גזירה או פסאודו-פלסטיות. תכונה ריאולוגית זו מאפשרת לו להתאים את הנזילות וביצועי הבנייה בציפויים ונוזלי קידוח בשדות נפט.

אמולסיפיקציה והשעיה

ל-HEC תכונות אמולסיפיקציה והשעיה טובות, שיכולות לייצב חלקיקים או טיפות מרחפים במערכת הפיזור כדי למנוע ריבוד ושקיעה. לכן, HEC משמש לעתים קרובות במוצרים כמו ציפוי אמולסיה ותליית תרופות.

מתכלות ביולוגית

HEC היא נגזרת תאית טבעית עם מתכלות ביולוגית טובה, ללא זיהום לסביבה ועומדת בדרישות הגנת הסביבה הירוקה.

IV. שדות יישום

ציפויים

בציפויים על בסיס מים, HEC משמש כחומר מעבה ומייצב לשיפור הנזילות, ביצועי הבנייה ותכונות האנטי-צניחה של ציפויים.

בְּנִיָה

בחומרי בניין, HEC משמש בטיט ואבקת שפכטל על בסיס צמנט כדי לשפר את ביצועי הבנייה ואגירת מים.

כימיקלים יומיים

בדטרגנטים, שמפו ומשחות שיניים, HEC משמש כחומר מעבה ומייצב לשיפור התחושה והיציבות של המוצר. 

שדות נפט

בנוזלי קידוח ושבר בשדות נפט, נעשה שימוש ב-HEC כדי להתאים את תכונות הריאולוגיה וההשעיה של נוזלי הקידוח ולשפר את יעילות הקידוח והבטיחות.

ייצור נייר

בתהליך ייצור הנייר, HEC משמש לשליטה בנזילות העיסה ולשיפור האחידות ותכונות פני השטח של הנייר.

תאית הידרוקסיאתיל (HEC) נמצאת בשימוש נרחב בתחומים תעשייתיים רבים בשל מסיסות המים המעולה, העיבוי, התכונות הריאולוגיות, תכונות האמולסיפיקציה וההשעיה, כמו גם מתכלות ביולוגית טובה. תהליך הייצור שלו בוגר יחסית. באמצעות שלבי האתרה של תאית, כביסה, התייבשות, ייבוש וטחינה, ניתן להכין מוצרי HEC בעלי ביצועים יציבים ואיכות טובה. בעתיד, עם שיפור דרישות הגנת הסביבה וקידום הטכנולוגיה, סיכויי היישום של HEC יהיו רחבים יותר.