Hydroksyetylcellulose (HEC) er en ikke-ionisk, vannløselig polymer avledet fra cellulose, en naturlig polymer som finnes i celleveggene til planter. Det er mye brukt i forskjellige bransjer, inkludert legemidler, kosmetikk, maling og lim, på grunn av dets utmerkede fortykning, filmdannende og reologiske egenskaper. Fremstilling av hydroksyetylcellulose involverer eterifisering av cellulose med etylenoksyd under alkaliske forhold. Denne prosessen kan deles inn i flere viktige trinn: cellulosrensing, alkalisering, eterifisering, nøytralisering, vasking og tørking.
1. Cellulosrensing
Det første trinnet i fremstilling av hydroksyetylcellulose er rensing av cellulose, typisk hentet fra tremasse eller bomullsflater. Rå cellulose inneholder urenheter som lignin, hemicellulose og andre ekstraktiver som må fjernes for å oppnå cellulose med høy renhet som er egnet for kjemisk modifisering.
Trinn involvert:
Mekanisk prosessering: Den rå cellulosen behandles mekanisk for å redusere størrelsen og øke overflaten, noe som letter påfølgende kjemiske behandlinger.
Kjemisk behandling: Cellulosen behandles med kjemikalier som natriumhydroksyd (NaOH) og natriumsulfitt (Na2SO3) for å bryte ned lignin og hemicellulose, etterfulgt av vasking og bleking for å fjerne gjenværende urenheter og oppnå en hvit, fibrøs cellulose.
2. Alkalisering
Den rensede cellulosen alkaliseres deretter for å aktivere den for eterifiseringsreaksjonen. Dette innebærer å behandle cellulosen med en vandig løsning av natriumhydroksyd.
Reaksjon:
Cellulose+NaOH → alkali cellulose
Prosedyre:
Cellulosen er suspendert i vann, og natriumhydroksydoppløsning tilsettes. Konsentrasjonen av NaOH varierer typisk fra 10-30%, og reaksjonen utføres ved temperaturer mellom 20-40 ° C.
Blandingen omrøres for å sikre ensartet absorpsjon av alkalien, noe som fører til dannelse av alkali -cellulose. Dette mellomproduktet er mer reaktivt mot etylenoksyd, noe som letter eterifiseringsprosessen.
3. Eterifisering
Det viktigste trinnet i fremstillingen av hydroksyetylcellulose er eterifiseringen av alkali -cellulose med etylenoksyd. Denne reaksjonen introduserer hydroksyetylgrupper (-Ch2Ch2OH) i cellulosryggraden, noe som gjør den vannløselig.
Reaksjon:
Alkali cellulose+etylenoksid → Hydroksyetylcellulose+NaOH
Prosedyre:
Etylenoksid tilsettes alkali -cellulosen, enten i en batch eller kontinuerlig prosess. Reaksjonen utføres vanligvis i en autoklav- eller trykkreaktor.
Reaksjonsbetingelsene, inkludert temperatur (50-100 ° C) og trykk (1-5 atm), kontrolleres nøye for å sikre optimal substitusjon av hydroksyetylgrupper. Graden av substitusjon (DS) og molar substitusjon (MS) er kritiske parametere som påvirker egenskapene til sluttproduktet.
4. Nøytralisering
Etter eterifiseringsreaksjonen inneholder blandingen hydroksyetylcellulose og gjenværende natriumhydroksyd. Neste trinn er nøytralisering, der overflødig alkali nøytraliseres ved bruk av en syre, typisk eddiksyre (CH3COOH) eller saltsyre (HCl).
Reaksjon: NaOH+HCl → NaCl+H2O
Prosedyre:
Syren tilsettes sakte til reaksjonsblandingen under kontrollerte forhold for å unngå overdreven varme og forhindre nedbrytning av hydroksyetylcellulose.
Den nøytraliserte blandingen blir deretter utsatt for pH-justering for å sikre at den er innenfor ønsket område, typisk rundt nøytral pH (6-8).
5. Vask
Etter nøytralisering må produktet vaskes for å fjerne salter og andre biprodukter. Dette trinnet er avgjørende for å oppnå ren hydroksyetylcellulose.
Prosedyre:
Reaksjonsblandingen blir fortynnet med vann, og hydroksyetylcellulosen separeres ved filtrering eller sentrifugering.
Den separerte hydroksyetylcellulosen vaskes gjentatte ganger med avionisert vann for å fjerne restsalter og urenheter. Vaskeprosessen fortsetter til vaskevannet når en spesifisert konduktivitet, noe som indikerer fjerning av oppløselige urenheter.
6. Tørking
Det siste trinnet i fremstilling av hydroksyetylcellulose tørker. Dette trinnet fjerner overflødig vann, og gir et tørt, pulverisert produkt som er egnet for forskjellige applikasjoner.
Prosedyre:
Den vasket hydroksyetylcellulosen spres på tørkebrett eller formidles gjennom en tørketunnel. Tørketemperaturen kontrolleres nøye for å unngå termisk nedbrytning, typisk fra 50-80 ° C.
Alternativt kan spraytørking brukes til rask og effektiv tørking. Ved spraytørking blir den vandige hydroksyetylcelluloseløsningen forstøvet i fine dråper og tørket i en varm luftstrøm, noe som resulterer i et fint pulver.
Det tørkede produktet blir deretter frest til ønsket partikkelstørrelse og pakkes for lagring og distribusjon.
Kvalitetskontroll og applikasjoner
Gjennom forberedelsesprosessen implementeres strenge kvalitetskontrolltiltak for å sikre konsistensen og kvaliteten på hydroksyetylcellulose. Nøkkelparametere som viskositet, substitusjonsgrad, fuktighetsinnhold og partikkelstørrelse overvåkes regelmessig.
Applikasjoner:
Farmasøytiske stoffer: brukt som et fortykningsmiddel, bindemiddel og stabilisator i formuleringer som tabletter, suspensjoner og salver.
Kosmetikk: Gir viskositet og tekstur til produkter som kremer, kremer og sjampo.
Maling og belegg: fungerer som en fortykningsmiddel og reologimodifiserer, noe som forbedrer applikasjonsegenskapene og stabiliteten til maling.
Matindustri: Funksjoner som et fortykningsmiddel, stabilisator og emulgator i forskjellige matprodukter.
Fremstilling av hydroksyetylcellulose involverer en serie veldefinerte kjemiske og mekaniske prosesser rettet mot å modifisere cellulose for å introdusere hydroksyetylgrupper. Hvert trinn, fra cellulosrensing til tørking, er avgjørende for å bestemme kvaliteten og funksjonaliteten til sluttproduktet. Hydroksyetylcelluloses allsidige egenskaper gjør det til en uvurderlig ingrediens i mange bransjer, og fremhever viktigheten av presis produksjonspraksis for å oppfylle de spesifikke kravene til forskjellige applikasjoner.
Post Time: Mai-28-2024