Hidroksietilceliuliozė (HEC) yra nejoninis, vandenyje tirpus polimeras, gaunamas iš celiuliozės – natūralaus polimero, randamo augalų ląstelių sienelėse. Dėl puikių tirštinimo, plėvelę formuojančių ir reologinių savybių jis plačiai naudojamas įvairiose pramonės šakose, įskaitant farmaciją, kosmetiką, dažus ir klijus. Hidroksietilceliuliozės gamyba apima celiuliozės eterinimą etileno oksidu šarminėmis sąlygomis. Šį procesą galima suskirstyti į keletą pagrindinių etapų: celiuliozės valymas, šarminimas, eterinimas, neutralizavimas, plovimas ir džiovinimas.
1. Celiuliozės valymas
Pirmasis hidroksietilceliuliozės paruošimo žingsnis yra celiuliozės, paprastai gaunamos iš medienos plaušienos arba medvilnės įdubų, valymas. Neapdorotoje celiuliozėje yra priemaišų, tokių kaip ligninas, hemiceliuliozė ir kitos ekstraktinės medžiagos, kurios turi būti pašalintos, kad būtų gauta labai gryna celiuliozė, tinkama cheminiam modifikavimui.
Įtraukti žingsniai:
Mechaninis apdorojimas: neapdorota celiuliozė yra mechaniškai apdorojama, siekiant sumažinti jos dydį ir padidinti paviršiaus plotą, palengvinant vėlesnį cheminį apdorojimą.
Cheminis apdorojimas: celiuliozė apdorojama cheminėmis medžiagomis, tokiomis kaip natrio hidroksidas (NaOH) ir natrio sulfitas (Na2SO3), kad suskaidytų ligniną ir hemiceliuliozę, po to plaunama ir balinama, kad pašalintų likučius ir gautų baltą pluoštinę celiuliozę.
2. Šarminimas
Tada išgryninta celiuliozė šarminama, kad suaktyvėtų eterinimo reakcija. Tai apima celiuliozės apdorojimą vandeniniu natrio hidroksido tirpalu.
Reakcija:
Celiuliozė+NaOH→Šarminė celiuliozė
Procedūra:
Celiuliozė suspenduojama vandenyje ir pridedama natrio hidroksido tirpalo. NaOH koncentracija paprastai svyruoja nuo 10-30%, o reakcija vykdoma 20-40°C temperatūroje.
Mišinys maišomas, kad šarmas būtų tolygiai absorbuojamas, todėl susidaro šarminė celiuliozė. Šis tarpinis produktas labiau reaguoja į etileno oksidą, palengvindamas eterinimo procesą.
3. Eterifikacija
Pagrindinis hidroksietilceliuliozės paruošimo etapas yra šarminės celiuliozės eterinimas etileno oksidu. Ši reakcija į celiuliozės pagrindą įveda hidroksietilo grupes (-CH2CH2OH), todėl ji tirpsta vandenyje.
Reakcija:
Šarminė celiuliozė+Etilenoksidas→Hidroksietilceliuliozė+NaOH
Procedūra:
Į šarminę celiuliozę etileno oksidas pridedamas partijomis arba nuolatiniu procesu. Reakcija paprastai atliekama autoklave arba slėginiame reaktoriuje.
Reakcijos sąlygos, įskaitant temperatūrą (50-100°C) ir slėgį (1-5 atm), yra kruopščiai kontroliuojamos, kad būtų užtikrintas optimalus hidroksietilo grupių pakeitimas. Pakeitimo laipsnis (DS) ir molinis pakeitimas (MS) yra kritiniai parametrai, turintys įtakos galutinio produkto savybėms.
4. Neutralizavimas
Po eterinimo reakcijos mišinyje yra hidroksietilceliuliozės ir natrio hidroksido likučio. Kitas žingsnis yra neutralizavimas, kai šarmo perteklius neutralizuojamas naudojant rūgštį, paprastai acto rūgštį (CH3COOH) arba druskos rūgštį (HCl).
Reakcija: NaOH+HCl→NaCl+H2O
Procedūra:
Rūgštis lėtai pridedama į reakcijos mišinį kontroliuojamomis sąlygomis, kad būtų išvengta per didelio karščio ir hidroksietilceliuliozės skilimo.
Tada neutralizuoto mišinio pH reguliuojamas, siekiant užtikrinti, kad jis būtų norimame diapazone, paprastai apie neutralų pH (6–8).
5. Skalbimas
Po neutralizavimo produktas turi būti nuplaunamas, kad būtų pašalintos druskos ir kiti šalutiniai produktai. Šis žingsnis yra labai svarbus norint gauti gryną hidroksietilceliuliozę.
Procedūra:
Reakcijos mišinys skiedžiamas vandeniu, o hidroksietilceliuliozė atskiriama filtruojant arba centrifuguojant.
Atskirta hidroksietilceliuliozė pakartotinai plaunama dejonizuotu vandeniu, kad būtų pašalintos likusios druskos ir priemaišos. Skalbimo procesas tęsiasi tol, kol plovimo vanduo pasiekia nurodytą laidumą, rodantį tirpių priemaišų pašalinimą.
6. Džiovinimas
Paskutinis hidroksietilceliuliozės paruošimo etapas yra džiovinimas. Šis veiksmas pašalina vandens perteklių, todėl gaunamas sausas, miltelių pavidalo produktas, tinkantis įvairioms reikmėms.
Procedūra:
Išplauta hidroksietilceliuliozė paskirstoma ant džiovinimo padėklų arba transportuojama džiovinimo tuneliu. Džiovinimo temperatūra yra kruopščiai kontroliuojama, kad būtų išvengta terminio skilimo, paprastai svyruoja nuo 50 iki 80 °C.
Arba galima naudoti purškiamąjį džiovinimą greitam ir efektyviam džiovinimui. Džiovinant purškiant, vandeninis hidroksietilceliuliozės tirpalas purškiamas smulkiais lašeliais ir džiovinamas karšto oro srove, todėl gaunami smulkūs milteliai.
Tada išdžiovintas produktas sumalamas iki norimo dydžio dalelių ir supakuojamas saugojimui bei paskirstymui.
Kokybės kontrolė ir programos
Viso paruošimo proceso metu taikomos griežtos kokybės kontrolės priemonės, užtikrinančios hidroksietilceliuliozės konsistenciją ir kokybę. Pagrindiniai parametrai, tokie kaip klampumas, pakeitimo laipsnis, drėgmės kiekis ir dalelių dydis, yra reguliariai stebimi.
Programos:
Farmaciniai preparatai: naudojamas kaip tirštiklis, rišiklis ir stabilizatorius tokiose formose kaip tabletės, suspensijos ir tepalai.
Kosmetika: suteikia klampumo ir tekstūros tokiems produktams kaip kremai, losjonai ir šampūnai.
Dažai ir dangos: Veikia kaip tirštiklis ir reologijos modifikatorius, pagerinantis dažų naudojimo savybes ir stabilumą.
Maisto pramonė: veikia kaip tirštiklis, stabilizatorius ir emulsiklis įvairiuose maisto produktuose.
Hidroksietilceliuliozės gamyba apima daugybę tiksliai apibrėžtų cheminių ir mechaninių procesų, kuriais siekiama modifikuoti celiuliozę, kad būtų įvestos hidroksietilo grupės. Kiekvienas etapas, nuo celiuliozės gryninimo iki džiovinimo, yra labai svarbus nustatant galutinio produkto kokybę ir funkcionalumą. Dėl universalių hidroksietilceliuliozės savybių ji yra neįkainojama daugelio pramonės šakų sudedamoji dalis, pabrėžianti tikslios gamybos praktikos svarbą, kad ji atitiktų specifinius įvairių pritaikymų reikalavimus.
Paskelbimo laikas: 2024-05-28