Хидроксиетил целулоза (HEC) е нејонски полимер растворлив во вода добиен од целулоза, природен полимер кој се наоѓа во клеточните ѕидови на растенијата. Широко се користи во различни индустрии, вклучувајќи фармацевтски производи, козметика, бои и лепила, поради одличното згуснување, формирање филм и реолошки својства. Подготовката на хидроксиетил целулоза вклучува етерификација на целулоза со етилен оксид во алкални услови. Овој процес може да се подели на неколку клучни чекори: прочистување на целулоза, алкализација, етерификација, неутрализација, миење и сушење.
1. Прочистување на целулоза
Првиот чекор во подготовката на хидроксиетил целулоза е прочистување на целулозата, обично добиена од дрвна маса или памучни ливчиња. Суровата целулоза содржи нечистотии како што се лигнин, хемицелулоза и други екстрактиви кои мора да се отстранат за да се добие целулоза со висока чистота погодна за хемиска модификација.
Вклучени чекори:
Механичка обработка: Суровата целулоза се обработува механички за да се намали нејзината големина и да се зголеми нејзината површина, олеснувајќи ги последователните хемиски третмани.
Хемиски третман: целулозата се третира со хемикалии како натриум хидроксид (NaOH) и натриум сулфит (Na2SO3) за да се разградат лигнинот и хемицелулозата, проследено со миење и белење за да се отстранат преостанатите нечистотии и да се добие бела, влакнеста целулоза.
2. Алкализација
Прочистената целулоза потоа се алкализира за да се активира за реакцијата на етерификација. Ова вклучува третирање на целулозата со воден раствор на натриум хидроксид.
Реакција:
Целулоза+NaOH→Алкална целулоза
Постапка:
Целулозата се суспендира во вода и се додава раствор на натриум хидроксид. Концентрацијата на NaOH обично се движи од 10-30%, а реакцијата се изведува на температури помеѓу 20-40°C.
Смесата се меша за да се обезбеди рамномерна апсорпција на алкали, што доведува до формирање на алкална целулоза. Овој посредник е пореактивен кон етилен оксид, што го олеснува процесот на етерификација.
3. Етерификација
Клучниот чекор во подготовката на хидроксиетил целулоза е етерификацијата на алкалната целулоза со етилен оксид. Оваа реакција внесува хидроксиетилни групи (-CH2CH2OH) во целулозниот столб, што го прави растворлив во вода.
Реакција:
Алкална целулоза + Етилен оксид → Хидроксиетил целулоза + NaOH
Постапка:
Етилен оксид се додава во алкалната целулоза, или во серија или континуиран процес. Реакцијата обично се изведува во автоклав или реактор под притисок.
Условите на реакцијата, вклучувајќи ја температурата (50-100°C) и притисокот (1-5 atm), се внимателно контролирани за да се обезбеди оптимална замена на хидроксиетилните групи. Степенот на супституција (DS) и моларна супституција (MS) се критични параметри кои влијаат на својствата на финалниот производ.
4. Неутрализација
По реакцијата на етерификација, смесата содржи хидроксиетил целулоза и остаток на натриум хидроксид. Следниот чекор е неутрализација, каде што вишокот на алкали се неутрализира со помош на киселина, типично оцетна киселина (CH3COOH) или хлороводородна киселина (HCl).
Реакција: NaOH+HCl→NaCl+H2O
Постапка:
Киселината полека се додава во реакционата смеса под контролирани услови за да се избегне прекумерна топлина и да се спречи разградување на хидроксиетил целулоза.
Неутрализираната смеса потоа се подложува на прилагодување на pH за да се осигура дека е во саканиот опсег, обично околу неутрална pH (6-8).
5. Миење
По неутрализацијата, производот мора да се измие за да се отстранат солите и другите нуспроизводи. Овој чекор е клучен за добивање чиста хидроксиетил целулоза.
Постапка:
Реакционата смеса се разредува со вода, а хидроксиетил целулозата се одвојува со филтрација или центрифугирање.
Одделената хидроксиетил целулоза постојано се мие со дејонизирана вода за да се отстранат преостанатите соли и нечистотии. Процесот на перење продолжува додека водата за миење не достигне одредена спроводливост, што укажува на отстранување на растворливите нечистотии.
6. Сушење
Последниот чекор во подготовката на хидроксиетил целулоза е сушење. Овој чекор го отстранува вишокот вода, давајќи сув, прашкаст производ погоден за различни апликации.
Постапка:
Измиената хидроксиетил целулоза се шири на садови за сушење или се пренесува преку тунел за сушење. Температурата на сушење е внимателно контролирана за да се избегне термичка деградација, која обично се движи од 50-80°C.
Алтернативно, сушењето со прскање може да се користи за брзо и ефикасно сушење. При сушење со прскање, водениот раствор на хидроксиетил целулоза се атомизира во фини капки и се суши во проток на топол воздух, што резултира со фин прав.
Сушениот производ потоа се меле до саканата големина на честички и се пакува за складирање и дистрибуција.
Контрола на квалитет и апликации
Во текот на процесот на подготовка, се спроведуваат ригорозни мерки за контрола на квалитетот за да се обезбеди конзистентност и квалитет на хидроксиетил целулоза. Редовно се следат клучните параметри како што се вискозноста, степенот на замена, содржината на влага и големината на честичките.
Апликации:
Фармацевтски производи: Се користи како средство за згуснување, врзивно средство и стабилизатор во формулации како таблети, суспензии и масти.
Козметика: Обезбедува вискозност и текстура на производи како креми, лосиони и шампони.
Бои и облоги: Дејствува како згуснувач и модификатор на реологијата, подобрувајќи ги својствата на нанесување и стабилноста на боите.
Прехранбена индустрија: Функционира како згуснувач, стабилизатор и емулгатор во различни прехранбени производи.
Подготовката на хидроксиетил целулоза вклучува серија на добро дефинирани хемиски и механички процеси насочени кон модифицирање на целулозата за воведување хидроксиетилни групи. Секој чекор, од прочистување на целулоза до сушење, е клучен за одредување на квалитетот и функционалноста на финалниот производ. Разноврсните својства на хидроксиетил целулозата ја прават непроценлива состојка во бројни индустрии, нагласувајќи ја важноста на прецизните производствени практики за исполнување на специфичните барања на различни апликации.
Време на објавување: мај-28-2024 година