I. はじめに
ヒドロキシエチルセルロース (HEC) は、油抽出、コーティング、建設、日用化学薬品、製紙およびその他の分野で広く使用されている非イオン性水溶性ポリマーです。 HEC はセルロースの化学修飾によって得られ、その特性と用途は主にセルロース分子上のヒドロキシエチル置換基によって決まります。
II.製造工程
HECの製造工程は主にセルロースのエーテル化、洗浄、脱水、乾燥、粉砕の工程から構成されます。以下に各ステップの詳細を説明します。
セルロースのエーテル化
セルロースは最初にアルカリで処理されてアルカリセルロース（セルロースアルカリ）を形成します。このプロセスは通常、水酸化ナトリウム溶液を使用して反応器内で行われ、天然セルロースを処理してアルカリセルロースを形成します。化学反応は次のとおりです。
Cell-OH+NaOH→Cell-O-Na+H2O Cell-OH+NaOH→Cell-O-Na+H2O
次に、アルカリセルロースはエチレンオキシドと反応してヒドロキシエチルセルロースを形成します。反応は高圧下、通常30～100℃で行われ、具体的な反応は以下のとおりです。
Cell-O-Na+CH2CH2O→Cell-O-CH2CH2OHCell-O-Na+CH2CH2O→Cell-O-CH2CH2OH
この反応では、製品の均一性と品質を確保するために、温度、圧力、加えられるエチレンオキシドの量を正確に制御する必要があります。
洗浄
得られる粗製 HEC には通常、未反応のアルカリ、エチレンオキシド、その他の副生成物が含まれており、これらは複数回の水洗浄または有機溶媒洗浄によって除去する必要があります。水洗工程では多量の水が必要となり、洗浄後の廃水を処理して排出する必要がある。
脱水
洗浄後の湿った HEC は、水分含有量を減らすために、通常は真空濾過または遠心分離によって脱水する必要があります。
乾燥
脱水されたＨＥＣは、通常、噴霧乾燥またはフラッシュ乾燥によって乾燥される。高温による劣化や凝集を避けるために、乾燥プロセス中の温度と時間を厳密に制御する必要があります。
研削
乾燥した HEC ブロックは、均一な粒度分布を達成するために粉砕および篩い分けされ、最終的に粉末または顆粒製品を形成する必要があります。
Ⅲ．性能特性
水溶性
HEC は水溶性に優れており、冷水と温水の両方にすぐに溶解して、透明または半透明の溶液を形成します。この溶解特性により、塗料や日用化学製品の増粘剤および安定剤として広く使用されています。
増粘
HEC は水溶液中で強い増粘効果を示し、分子量の増加とともに粘度が増加します。この増粘特性により、水性塗料や建築用モルタルの増粘、保水、施工性能の向上に役割を果たすことができます。
レオロジー
HEC水溶液は独特のレオロジー特性を有しており、せん断速度の変化に応じて粘度が変化し、せん断減粘または擬塑性を示します。このレオロジー特性により、塗料や油田掘削液の流動性と施工性能を調整することができます。
乳化と懸濁
HEC は優れた乳化特性と懸濁特性を備えており、分散系内の懸濁粒子や液滴を安定化させ、層状化や沈降を防ぐことができます。したがって、HEC はエマルションコーティングや薬物懸濁液などの製品によく使用されます。
生分解性
HEC は、生分解性に優れた天然セルロース誘導体であり、環境への汚染がなく、グリーン環境保護の要件を満たしています。
IV.応用分野
コーティング
水性塗料では、HEC は塗料の流動性、施工性、垂れ防止特性を向上させる増粘剤および安定剤として使用されます。
工事
建築材料では、HEC は建設性能と保水性を向上させるためにセメントベースのモルタルおよびパテ粉末に使用されます。
デイリーケミカル
洗剤、シャンプー、歯磨き粉では、HEC は製品の感触と安定性を向上させる増粘剤および安定剤として使用されています。
油田
油田の掘削および破砕流体では、HEC は掘削流体のレオロジーと懸濁特性を調整し、掘削の効率と安全性を向上させるために使用されます。
製紙
製紙プロセスでは、HEC はパルプの流動性を制御し、紙の均一性と表面特性を改善するために使用されます。
ヒドロキシエチルセルロース（HEC）は、その優れた水溶性、増粘性、レオロジー特性、乳化および懸濁特性、および良好な生分解性により、多くの産業分野で広く使用されています。その製造プロセスは比較的成熟しています。セルロースのエーテル化、洗浄、脱水、乾燥、粉砕の工程を経て、安定した性能と品質のHEC製品が得られます。将来的には、環境保護要件の改善と技術の進歩により、HEC の応用の可能性はさらに広がるでしょう。
投稿日時: 2024 年 7 月 2 日