Hidroksitil -celiuliozės paruošimas

Hidroksietil celiuliozė (HEC) yra nejoninis, vandenyje tirpus polimeras, gautas iš celiuliozės, natūralaus polimero, randamo augalų ląstelėse. Jis plačiai naudojamas įvairiose pramonės šakose, įskaitant vaistus, kosmetiką, dažus ir klijus dėl puikių sutirštėjimo, plėvelės formavimo ir reologinių savybių. Hidroksitil -celiuliozės paruošimas apima celiuliozės eterizaciją su etileno oksidu šarminėmis sąlygomis. Šį procesą galima suskirstyti į keletą pagrindinių žingsnių: celiuliozės valymo, šarmavimo, eterifikacijos, neutralizacijos, plovimo ir džiovinimo.

1. Celiuliozės gryninimas
Pirmasis hidroksitil -celiuliozės paruošimo žingsnis yra celiuliozės, paprastai gaunamos iš medienos minkštimo ar medvilnės, gryninimas. Neapdorotoje celiuliozėje yra priemaišų, tokių kaip ligninas, hemiceliuliozė ir kiti ekstraktai, kurie turi būti pašalinti, kad būtų gauta didelio grynumo celiuliozės, tinkančios cheminiam modifikavimui.

Dalyvaujantys veiksmai:

Mechaninis apdorojimas: Neapdorota celiuliozė yra mechaniškai apdorota, kad būtų sumažintas jo dydis ir padidėtų jo paviršiaus plotas, palengvinant vėlesnius cheminius apdorojimus.
Cheminis gydymas: celiuliozė gydoma tokiomis cheminėmis medžiagomis kaip natrio hidroksidas (NaOH) ir natrio sulfitas (Na2SO3), kad būtų galima suskaidyti ligniną ir hemiceliuliozę, po to skalbimo ir balinimo, kad būtų pašalintos likutinės priemaišos, ir gauti baltą, pluoštinę celiuliozę.

2. Šarmiai
Tada išgryninta celiuliozė šarmuojama, kad suaktyvintų ją eterifikacijos reakcijai. Tai apima celiuliozės apdorojimą vandeniniu natrio hidroksido tirpalu.

Reakcija:
Celiuliozė+NaOH → šarminė celiuliozė

Procedūra:

Celiuliozė suspenduojama vandenyje ir pridedamas natrio hidroksido tirpalas. NaOH koncentracija paprastai svyruoja nuo 10 iki 30%, o reakcija atliekama temperatūroje nuo 20 iki 40 ° C.
Mišinys maišomas, kad būtų užtikrintas tolygus šarmo absorbavimas, todėl susidaro šarmų celiuliozė. Šis tarpinis produktas labiau reaguoja į etileno oksidą, palengvindamas eterifikacijos procesą.

3. Etherifikacija
Pagrindinis hidroksietil -celiuliozės paruošimo žingsnis yra šarminių celiuliozės su etileno oksidu eterifikacija. Ši reakcija į celiuliozės stuburą įveda hidroksietilo grupes (-Ch2CH2OH), todėl ją tirpsta vandenyje.

Reakcija:
Šarmo celiuliozė+etileno oksidas → Hidroksietil -celiuliozė+NaOH

Procedūra:

Etileno oksidas pridedamas prie šarminio celiuliozės, tiek partijoje, tiek ištisiniame procese. Paprastai reakcija atliekama autoklave arba slėgio reaktoriuje.
Reakcijos sąlygos, įskaitant temperatūrą (50–100 ° C) ir slėgį (1–5 atm), yra kruopščiai kontroliuojamos, kad būtų užtikrintas optimalus hidroksietilo grupių pakeitimas. Pakaitalų laipsnis (DS) ir molinis pakeitimas (MS) yra kritiniai parametrai, darantys įtaką galutinio produkto savybėms.

4. Neutralizavimas
Po eterifikacijos reakcijos mišinyje yra hidroksitil -celiuliozės ir liekanos natrio hidroksido. Kitas žingsnis yra neutralizavimas, kai šarmų perteklius neutralizuojamas naudojant rūgštį, paprastai acto rūgštį (CH3COOH) arba druskos rūgštį (HCl).

Reakcija: NaOH+HCl → NaCl+H2O

Procedūra:

Rūgštis lėtai pridedama prie reakcijos mišinio kontroliuojamomis sąlygomis, kad būtų išvengta per didelės šilumos ir išvengta hidroksietil -celiuliozės skaidymo.
Tada neutralizuotasis mišinys yra reguliuojamas pH, kad būtų užtikrintas norimas diapazonas, paprastai aplink neutralų pH (6-8).
5. Skalbimas
Po neutralizacijos produktas turi būti plaunamas, kad būtų pašalintos druskos ir kiti šalutiniai produktai. Šis žingsnis yra labai svarbus norint gauti gryną hidroksietil -celiuliozę.

Procedūra:

Reakcijos mišinys praskiedžiamas vandeniu, o hidroksitil -celiuliozė yra atskirta filtruojant arba centrifuguojant.
Atskirta hidroksietil -celiuliozė pakartotinai plaunama dejonizuotu vandeniu, kad būtų pašalintos likutinės druskos ir priemaišos. Skalbimo procesas tęsiasi tol, kol skalbimo vanduo pasiekia nurodytą laidumą, tai rodo tirpių priemaišų pašalinimą.
6. Džiovinimas
Paskutinis hidroksietil -celiuliozės paruošimo žingsnis džiūsta. Šis žingsnis pašalina vandens perteklių, gaunant sausą, miltelinį produktą, tinkantį įvairioms reikmėms.

Procedūra:

Nuplauta hidroksietil celiuliozė paskirstoma ant džiovinimo dėklų arba perteikiama per džiovinamąjį tunelį. Džiovinimo temperatūra yra kruopščiai kontroliuojama, kad būtų išvengta šiluminio skilimo, paprastai svyruoja nuo 50–80 ° C.
Kaip alternatyva, purškimo džiovinimas gali būti naudojamas greitam ir efektyviam džiovinimui. Džiovinant purškimą, vandeninis hidroksietil -celiuliozės tirpalas atomizuojamas į smulkius lašelius ir džiovinamas karšto oro sraute, todėl susidaro smulkūs milteliai.
Po to džiovintas produktas sumaltas pagal norimą dalelių dydį ir supakuotas laikymui ir paskirstymui.
Kokybės kontrolė ir programos
Viso ruošimo proceso metu įgyvendinamos griežtos kokybės kontrolės priemonės, siekiant užtikrinti hidroksitil -celiuliozės nuoseklumą ir kokybę. Reguliariai stebimi pagrindiniai parametrai, tokie kaip klampumas, pakeitimo laipsnis, drėgmės kiekis ir dalelių dydis.

Programos:

Farmacija: naudojami kaip sustorėjimo agentas, segtuvas ir stabilizatorius tokiose formuluotėse kaip tabletės, suspensijos ir tepalai.
Kosmetika: teikia klampumą ir tekstūrą tokiems produktams kaip kremai, losjonai ir šampūnai.
Dažai ir dangos: veikia kaip tirštiklis ir reologinis modifikatorius, pagerindamas dažų taikymo savybes ir stabilumą.
Maisto pramonė: įvairių maisto produktų tirštiklis, stabilizatorius ir emulsiklis.

Hidroksitil-celiuliozės paruošimas apima gerai apibrėžtų cheminių ir mechaninių procesų, kuriais siekiama modifikuoti celiuliozę, seriją, kad būtų galima įvesti hidroksitilo grupes. Kiekvienas žingsnis, pradedant celiuliozės valymu ir baigiant džiovinimu, yra labai svarbus nustatant galutinio produkto kokybę ir funkcionalumą. Hidroksietil celiuliozės universalios savybės daro jį neįkainojamu ingredientu daugelyje pramonės šakų, pabrėžiant tikslios gamybos praktikos svarbą siekiant patenkinti specifinius įvairių programų reikalavimus.