Hydroxyethylcellulose (HEC) is een niet-ionisch, in water oplosbaar polymeer afgeleid van cellulose, een natuurlijk polymeer gevonden in de celwanden van planten. Het wordt veel gebruikt in verschillende industrieën, waaronder geneesmiddelen, cosmetica, verf en lijmen, vanwege de uitstekende verdikking, filmvormende en reologische eigenschappen. De bereiding van hydroxyethylcellulose omvat de etherificatie van cellulose met ethyleenoxide onder alkalische omstandigheden. Dit proces kan worden opgesplitst in verschillende belangrijke stappen: cellulose -zuivering, alkalisatie, etherificatie, neutralisatie, wassen en drogen.
1. Cellulose -zuivering
De eerste stap bij de bereiding van hydroxyethylcellulose is de zuivering van cellulose, meestal afkomstig van houtpulp of katoenen linters. Rauwe cellulose bevat onzuiverheden zoals lignine, hemicellulose en andere extractieven die moeten worden verwijderd om cellulose met een hoog zuivere te verkrijgen die geschikt is voor chemische modificatie.
Stappen betrokken:
Mechanische verwerking: de ruwe cellulose wordt mechanisch verwerkt om de grootte te verminderen en het oppervlak te vergroten, waardoor daaropvolgende chemische behandelingen worden vergemakkelijkt.
Chemische behandeling: de cellulose wordt behandeld met chemicaliën zoals natriumhydroxide (NaOH) en natriumsulfiet (Na2SO3) om lignine en hemicellulose af te breken, gevolgd door wassen en bleken om resterende onzuiverheden te verwijderen en een witte, vezelige cellulose te verkrijgen.
2. Alkalisatie
De gezuiverde cellulose wordt vervolgens alkaliseerd om deze te activeren voor de ethperiatiereactie. Dit omvat het behandelen van de cellulose met een waterige oplossing van natriumhydroxide.
Reactie:
Cellulose+NaOH → Alkali -cellulose
Procedure:
De cellulose is gesuspendeerd in water en natriumhydroxide -oplossing wordt toegevoegd. De concentratie van NaOH varieert meestal van 10-30%en de reactie wordt uitgevoerd bij temperaturen tussen 20-40 ° C.
Het mengsel wordt geroerd om een uniforme absorptie van de alkali te garanderen, wat leidt tot de vorming van alkali -cellulose. Dit tussenproduct is meer reactief op ethyleenoxide, waardoor het ethergieproces wordt vergemakkelijkt.
3. Etherificatie
De belangrijkste stap bij de bereiding van hydroxyethylcellulose is de etherificatie van alkali -cellulose met ethyleenoxide. Deze reactie introduceert hydroxyethylgroepen (-CH2CH2OH) in de cellulose-ruggengraat, waardoor het in water oplosbaar is.
Reactie:
Alkali -cellulose+ethyleenoxide → hydroxyethylcellulose+NaOH
Procedure:
Ethyleenoxide wordt toegevoegd aan de alkali -cellulose, hetzij in een batch of continu proces. De reactie wordt typisch uitgevoerd in een autoclaaf of drukreactor.
De reactieomstandigheden, inclusief temperatuur (50-100 ° C) en druk (1-5 atm), worden zorgvuldig geregeld om een optimale substitutie van hydroxyethylgroepen te garanderen. De mate van substitutie (DS) en molair substitutie (MS) zijn kritische parameters die de eigenschappen van het eindproduct beïnvloeden.
4. Neutralisatie
Na de ethergie -reactie bevat het mengsel hydroxyethylcellulose en resterende natriumhydroxide. De volgende stap is neutralisatie, waarbij de overtollige alkali wordt geneutraliseerd met behulp van een zuur, typisch azijnzuur (CH3COOH) of zoutzuur (HCL).
Reactie: NaOH+HCl → NaCl+H2O
Procedure:
Het zuur wordt langzaam toegevoegd aan het reactiemengsel onder gecontroleerde omstandigheden om overmatige warmte te voorkomen en afbraak van hydroxyethylcellulose te voorkomen.
Het geneutraliseerde mengsel wordt vervolgens onderworpen aan pH-aanpassing om ervoor te zorgen dat het zich binnen het gewenste bereik bevindt, meestal rond de neutrale pH (6-8).
5. Wassen
Na neutralisatie moet het product worden gewassen om zouten en andere bijproducten te verwijderen. Deze stap is cruciaal voor het verkrijgen van pure hydroxyethylcellulose.
Procedure:
Het reactiemengsel wordt verdund met water en het hydroxyethylcellulose wordt gescheiden door filtratie of centrifugatie.
De gescheiden hydroxyethylcellulose wordt herhaaldelijk gewassen met gedeïoniseerd water om resterende zouten en onzuiverheden te verwijderen. Het wasproces gaat door totdat het waswater een gespecificeerde geleidbaarheid bereikt, wat wijst op het verwijderen van oplosbare onzuiverheden.
6. Drogen
De laatste stap in de bereiding van hydroxyethylcellulose droogt. Deze stap verwijdert het overtollige water en levert een droog, poedervorm product op dat geschikt is voor verschillende toepassingen.
Procedure:
De gewassen hydroxyethylcellulose wordt verspreid op droogbakken of overgebracht door een droogtunnel. De droogtemperatuur wordt zorgvuldig geregeld om thermische afbraak te voorkomen, meestal variërend van 50-80 ° C.
Als alternatief kan spuitdrogen worden gebruikt voor snel en efficiënt drogen. Bij het drogen van het spuit wordt de waterige hydroxyethylcellulose -oplossing geatomiseerd in fijne druppels en gedroogd in een hete luchtstroom, wat resulteert in een fijn poeder.
Het gedroogde product wordt vervolgens gemalen naar de gewenste deeltjesgrootte en verpakt voor opslag en distributie.
Kwaliteitscontrole en toepassingen
Gedurende het voorbereidingsproces worden rigoureuze maatregelen voor kwaliteitscontrole geïmplementeerd om de consistentie en kwaliteit van hydroxyethylcellulose te waarborgen. Belangrijkste parameters zoals viscositeit, mate van substitutie, vochtgehalte en deeltjesgrootte worden regelmatig gecontroleerd.
Toepassingen:
Pharmaceuticals: gebruikt als een verdikkingsmiddel, een bindmiddel en stabilisator in formuleringen zoals tablets, suspensies en zalven.
Cosmetica: biedt viscositeit en textuur aan producten zoals crèmes, lotions en shampoos.
Verven en coatings: fungeert als een dikker- en reologiemodificator, waardoor de applicatie -eigenschappen en stabiliteit van verf worden verbeterd.
Voedselindustrie: functioneert als een verdikkingsmiddel, stabilisator en emulgator in verschillende voedingsmiddelen.
De bereiding van hydroxyethylcellulose omvat een reeks goed gedefinieerde chemische en mechanische processen gericht op het modificeren van cellulose om hydroxyethylgroepen te introduceren. Elke stap, van cellulosezuivering tot drogen, is cruciaal bij het bepalen van de kwaliteit en functionaliteit van het eindproduct. De veelzijdige eigenschappen van hydroxyethylcellulose maken het een onschatbaar ingrediënt in tal van industrieën, wat het belang van precieze productiepraktijken benadrukt om te voldoen aan de specifieke vereisten van verschillende toepassingen.
Posttijd: 28-2024 mei