I. Wprowadzenie
Hydroksyetyloceluloza (HEC) to niejonowy, rozpuszczalny w wodzie polimer szeroko stosowany w ekstrakcji ropy naftowej, powłokach, budownictwie, codziennych chemikaliach, papiernictwie i innych dziedzinach. HEC otrzymywany jest poprzez chemiczną modyfikację celulozy, a o jego właściwościach i zastosowaniu decydują głównie podstawniki hydroksyetylowe w cząsteczkach celulozy.
II. Proces produkcyjny
Proces produkcji HEC obejmuje głównie następujące etapy: eteryfikację celulozy, mycie, odwadnianie, suszenie i mielenie. Poniżej znajduje się szczegółowe wprowadzenie do każdego kroku:
Eteryfikacja celulozy
Celuloza jest najpierw poddawana działaniu zasady, tworząc celulozę alkaliczną (Cellulose Alkali). Proces ten zwykle prowadzi się w reaktorze, stosując roztwór wodorotlenku sodu do obróbki naturalnej celulozy w celu wytworzenia celulozy alkalicznej. Reakcja chemiczna jest następująca:
Cell-OH+NaOH → Cell-O-Na+H2OCell-OH+NaOH → Cell-O-Na+H 2O
Następnie celuloza alkaliczna reaguje z tlenkiem etylenu, tworząc hydroksyetylocelulozę. Reakcję prowadzi się pod wysokim ciśnieniem, zwykle 30-100°C, a specyficzna reakcja jest następująca:
Komórka-O-Na+CH2CH2O → Komórka-O-CH2CH2OHCell-O-Na+CH 2CH 2O → Komórka-O-CH 2CH 2OH
Reakcja ta wymaga precyzyjnej kontroli temperatury, ciśnienia i ilości dodanego tlenku etylenu, aby zapewnić jednorodność i jakość produktu.
Mycie
Powstały surowy HEC zwykle zawiera nieprzereagowane zasady, tlenek etylenu i inne produkty uboczne, które należy usunąć przez wielokrotne przemywanie wodą lub przemywanie rozpuszczalnikiem organicznym. Do procesu przemywania wody potrzebna jest duża ilość wody, a ścieki po myciu wymagają oczyszczenia i odprowadzenia.
Odwodnienie
Mokry HEC po przemyciu należy odwodnić, zwykle poprzez filtrację próżniową lub separację odśrodkową w celu zmniejszenia zawartości wilgoci.
Wysuszenie
Odwodniony HEC suszy się, zwykle metodą suszenia rozpyłowego lub suszenia błyskawicznego. Podczas procesu suszenia należy ściśle kontrolować temperaturę i czas, aby uniknąć degradacji lub aglomeracji w wysokiej temperaturze.
Szlifowanie
Wysuszony blok HEC należy zmielić i przesiać, aby uzyskać równomierny rozkład wielkości cząstek i ostatecznie utworzyć proszek lub granulat.
III. Charakterystyka wydajności
Rozpuszczalność w wodzie
HEC ma dobrą rozpuszczalność w wodzie i może szybko rozpuścić się zarówno w zimnej, jak i gorącej wodzie, tworząc przezroczysty lub półprzezroczysty roztwór. Ta właściwość rozpuszczalności sprawia, że jest on szeroko stosowany jako zagęszczacz i stabilizator w powłokach i codziennych produktach chemicznych.
Zagęszczający
HEC wykazuje silne działanie zagęszczające w roztworze wodnym, a jego lepkość wzrasta wraz ze wzrostem masy cząsteczkowej. Dzięki tej właściwości zagęszczającej odgrywa on rolę w zagęszczaniu, zatrzymywaniu wody i poprawie właściwości konstrukcyjnych powłok na bazie wody i zapraw budowlanych.
Reologia
Wodny roztwór HEC ma unikalne właściwości reologiczne, a jego lepkość zmienia się wraz ze zmianą szybkości ścinania, wykazując rozrzedzenie przy ścinaniu lub pseudoplastyczność. Ta właściwość reologiczna umożliwia dostosowanie płynności i parametrów konstrukcyjnych powłok i płynów wiertniczych na polach naftowych.
Emulgowanie i zawiesina
HEC ma dobre właściwości emulgujące i zawieszające, które mogą stabilizować zawieszone cząstki lub kropelki w układzie dyspersyjnym, aby zapobiec rozwarstwianiu i sedymentacji. Dlatego HEC jest często stosowany w produktach takich jak powłoki emulsyjne i zawiesiny leków.
Biodegradowalność
HEC jest naturalną pochodną celulozy, charakteryzującą się dobrą biodegradowalnością, nie zanieczyszczającą środowiska i spełniającą wymogi zielonej ochrony środowiska.
IV. Pola aplikacji
Powłoki
W powłokach na bazie wody HEC stosuje się jako zagęszczacz i stabilizator w celu poprawy płynności, właściwości konstrukcyjnych i właściwości zapobiegających osiadaniu powłok.
Budowa
W materiałach budowlanych HEC stosuje się w zaprawach cementowych i proszku szpachlowym w celu poprawy wydajności konstrukcji i zatrzymywania wody.
Codzienna chemia
W detergentach, szamponach i pastach do zębów HEC stosuje się jako zagęszczacz i stabilizator w celu poprawy dotyku i stabilności produktu.
Pola naftowe
W płynach wiertniczych i szczelinujących na polach naftowych HEC stosuje się w celu dostosowania reologii i właściwości zawiesiny płynów wiertniczych oraz poprawy wydajności i bezpieczeństwa wierceń.
Papiernictwo
W procesie wytwarzania papieru HEC stosuje się do kontrolowania płynności masy celulozowej oraz poprawy jednorodności i właściwości powierzchniowych papieru.
Hydroksyetyloceluloza (HEC) znalazła szerokie zastosowanie w wielu dziedzinach przemysłu ze względu na jej doskonałą rozpuszczalność w wodzie, zagęszczanie, właściwości reologiczne, właściwości emulgujące i zawieszające, a także dobrą biodegradowalność. Proces jego produkcji jest stosunkowo dojrzały. Poprzez etapy eteryfikacji celulozy, mycia, odwadniania, suszenia i mielenia można przygotować produkty HEC o stabilnych parametrach i dobrej jakości. W przyszłości, wraz z poprawą wymagań ochrony środowiska i postępem technologii, perspektywy zastosowań HEC będą szersze.
Czas publikacji: 02 lipca 2024 r