I. Inleiding
Hydroxyethylcellulose (HEC) is een niet-ionisch, in water oplosbaar polymeer dat veel wordt gebruikt in oliewinning, coatings, de bouw, dagelijkse chemicaliën, papierproductie en andere sectoren. HEC wordt verkregen door chemische modificatie van cellulose en de eigenschappen en toepassingen ervan worden voornamelijk bepaald door de hydroxyethylsubstituenten op de cellulosemoleculen.
II. Productieproces
Het productieproces van HEC omvat hoofdzakelijk de volgende stappen: cellulose-etherificatie, wassen, dehydrateren, drogen en malen. Hieronder volgt een gedetailleerde introductie van elke stap:
Cellulose-etherificatie
Cellulose wordt eerst behandeld met alkali om alkalicellulose (cellulose-alkali) te vormen. Dit proces vindt meestal plaats in een reactor, waarbij natuurlijke cellulose met een natriumhydroxideoplossing wordt behandeld om alkalicellulose te vormen. De chemische reactie verloopt als volgt:
Cel-OH+NaOH → Cel-O-Na+H2OCel-OH+NaOH → Cel-O-Na+H 2O
Vervolgens reageert alkalicellulose met ethyleenoxide tot hydroxyethylcellulose. De reactie vindt plaats onder hoge druk, meestal 30-100 °C, en de specifieke reactie verloopt als volgt:
Cel-O-Na+CH2CH2O → Cel-O-CH2CH2OHCel-O-Na+CH 2CH 2O → Cel-O-CH 2CH 2OH
Deze reactie vereist een nauwkeurige controle van de temperatuur, de druk en de hoeveelheid toegevoegde ethyleenoxide om de uniformiteit en kwaliteit van het product te garanderen.
Wassen
De resulterende ruwe HEC bevat meestal ongereageerde alkali, ethyleenoxide en andere bijproducten, die verwijderd moeten worden door middel van meerdere wasbeurten met water of organische oplosmiddelen. Tijdens het wasproces met water is een grote hoeveelheid water nodig en het afvalwater na het wassen moet worden behandeld en geloosd.
Uitdroging
De natte HEC moet na het wassen worden ontwaterd. Dit gebeurt meestal door middel van vacuümfiltratie of centrifugale scheiding om het vochtgehalte te verlagen.
Drogen
De gedehydrateerde HEC wordt gedroogd, meestal door middel van sproeidrogen of flashdrogen. De temperatuur en tijd moeten tijdens het droogproces strikt worden gecontroleerd om degradatie of agglomeratie door hoge temperaturen te voorkomen.
Slijpen
Het gedroogde HEC-blok moet worden gemalen en gezeefd om een gelijkmatige verdeling van de deeltjesgrootte te verkrijgen en uiteindelijk een poeder- of korrelproduct te vormen.
III. Prestatiekenmerken
Wateroplosbaarheid
HEC is goed oplosbaar in water en kan snel oplossen in zowel koud als warm water, waardoor een transparante of doorschijnende oplossing ontstaat. Deze oplosbaarheid maakt het veelgebruikt als verdikkingsmiddel en stabilisator in coatings en dagelijkse chemische producten.
Verdikking
HEC vertoont een sterk verdikkingseffect in waterige oplossing en de viscositeit neemt toe met het toenemende molecuulgewicht. Deze verdikkingseigenschap zorgt ervoor dat het een rol speelt bij het verdikken, vasthouden van water en het verbeteren van de bouwprestaties van watergedragen coatings en bouwmortels.
Reologie
Waterige HEC-oplossingen hebben unieke reologische eigenschappen en de viscositeit verandert met de schuifsnelheid, wat leidt tot afschuifverdunning of pseudoplasticiteit. Deze reologische eigenschap maakt het mogelijk om de vloeibaarheid en constructieprestaties van coatings en boorvloeistoffen voor olievelden aan te passen.
Emulgeren en suspenderen
HEC heeft goede emulgerende en suspensie-eigenschappen, waardoor zwevende deeltjes of druppeltjes in het dispersiesysteem gestabiliseerd kunnen worden om stratificatie en sedimentatie te voorkomen. Daarom wordt HEC vaak gebruikt in producten zoals emulsiecoatings en geneesmiddelsuspensies.
Biologische afbreekbaarheid
HEC is een natuurlijk cellulosederivaat dat goed biologisch afbreekbaar is, geen milieuvervuiling veroorzaakt en voldoet aan de eisen van groene milieubescherming.
IV. Toepassingsgebieden
Coatings
In watergedragen coatings wordt HEC gebruikt als verdikkingsmiddel en stabilisator om de vloeibaarheid, de bouwprestaties en het anti-uitzakken van de coatings te verbeteren.
Bouw
In bouwmaterialen wordt HEC gebruikt in cementgebonden mortel en stopverfpoeder om de bouwprestaties en de waterretentie te verbeteren.
Dagelijkse chemicaliën
HEC wordt in wasmiddelen, shampoos en tandpasta's gebruikt als verdikkingsmiddel en stabilisator om het gevoel en de stabiliteit van het product te verbeteren.
Olievelden
Bij boor- en breukvloeistoffen in de olievelden wordt HEC gebruikt om de reologie en suspensie-eigenschappen van boorvloeistoffen aan te passen en de boorefficiëntie en -veiligheid te verbeteren.
Papiermaken
In het papierproductieproces wordt HEC gebruikt om de vloeibaarheid van de pulp te regelen en de uniformiteit en oppervlakte-eigenschappen van papier te verbeteren.
Hydroxyethylcellulose (HEC) wordt veelvuldig gebruikt in diverse industriële sectoren vanwege de uitstekende wateroplosbaarheid, verdikking, reologische eigenschappen, emulgerende en suspenderende eigenschappen, en de goede biologische afbreekbaarheid. Het productieproces is relatief vergevorderd. Via de stappen van cellulose-etherificatie, wassen, dehydratatie, drogen en malen kunnen HEC-producten met stabiele prestaties en een goede kwaliteit worden bereid. In de toekomst, met de verbetering van de milieubeschermingseisen en de technologische vooruitgang, zullen de toepassingsmogelijkheden van HEC breder worden.
Plaatsingstijd: 02-07-2024