A hidroxietilullelulose (HEC) é um polímero não iônico solúvel em água derivado da celulose, um polímero natural encontrado nas paredes celulares das plantas. É amplamente utilizado em várias indústrias, incluindo produtos farmacêuticos, cosméticos, tintas e adesivos, devido ao seu excelente espessamento, formação de filmes e propriedades reológicas. A preparação da hidroxietillelulose envolve a eterificação da celulose com óxido de etileno em condições alcalinas. Esse processo pode ser dividido em várias etapas importantes: purificação de celulose, alcalização, etherificação, neutralização, lavagem e secagem.
1. Purificação de celulose
A primeira etapa na preparação da hidroxietillululose é a purificação da celulose, normalmente proveniente de liners de polpa de madeira ou algodão. A celulose bruta contém impurezas como lignina, hemicelulose e outros extrativos que devem ser removidos para obter celulose de alta pureza adequada para modificação química.
Etapas envolvidas:
Processamento mecânico: A celulose bruta é processada mecanicamente para reduzir seu tamanho e aumentar sua área de superfície, facilitando os tratamentos químicos subsequentes.
Tratamento químico: A celulose é tratada com produtos químicos como hidróxido de sódio (NaOH) e sulfito de sódio (Na2SO3) para quebrar a lignina e a hemicelulose, seguida de lavagem e branqueamento para remover impurezas residuais e obter uma celulose fibrosa branca.
2. Alcalização
A celulose purificada é então alcalizada para ativá -la para a reação de etherificação. Isso envolve o tratamento da celulose com uma solução aquosa de hidróxido de sódio.
Reação:
Cellulose+NaOH → Celulose alcalina
Procedimento:
A celulose é suspensa em água e a solução de hidróxido de sódio é adicionada. A concentração de NaOH normalmente varia de 10 a 30%, e a reação é realizada a temperaturas entre 20-40 ° C.
A mistura é agitada para garantir a absorção uniforme dos álcalis, levando à formação de celulose alcalina. Esse intermediário é mais reativo ao óxido de etileno, facilitando o processo de etherificação.
3. Etherificação
A etapa -chave na preparação da hidroxietillelululose é a eterificação da celulose alcalina com óxido de etileno. Esta reação introduz grupos hidroxietil (-CH2CH2OH) no backbone da celulose, tornando-o solúvel em água.
Reação:
Alcalino celulose+óxido de etileno → hidroxietilullolulose+NaOH
Procedimento:
O óxido de etileno é adicionado à celulose alcalina, em um lote ou processo contínuo. A reação é normalmente conduzida em um reator de autoclave ou pressão.
As condições de reação, incluindo temperatura (50-100 ° C) e pressão (1-5 atm), são cuidadosamente controladas para garantir a substituição ideal dos grupos hidroxietil. O grau de substituição (DS) e a substituição molar (MS) são parâmetros críticos que influenciam as propriedades do produto final.
4. Neutralização
Após a reação de etperificação, a mistura contém hidroxietillululose e hidróxido de sódio residual. A próxima etapa é a neutralização, onde o excesso de álcalis é neutralizado usando um ácido, tipicamente ácido acético (CH3COOH) ou ácido clorídrico (HCl).
Reação: NaOH+HCl → NaCl+H2O
Procedimento:
O ácido é adicionado lentamente à mistura de reação em condições controladas para evitar o calor excessivo e impedir a degradação da hidroxietillululose.
A mistura neutralizada é então submetida ao ajuste de pH para garantir que ela esteja dentro da faixa desejada, normalmente em torno de pH neutro (6-8).
5. Lavagem
Após a neutralização, o produto deve ser lavado para remover sais e outros subprodutos. Esta etapa é crucial para obter a hidroxietillelululose pura.
Procedimento:
A mistura de reação é diluída com água e a hidroxietilululóia é separada por filtração ou centrifugação.
A hidroxietillelululose separada é lavada repetidamente com água deionizada para remover sais e impurezas residuais. O processo de lavagem continua até que a água de lavagem atinja uma condutividade especificada, indicando a remoção de impurezas solúveis.
6. Secagem
A etapa final na preparação da hidroxietilulululose está secando. Esta etapa remove o excesso de água, produzindo um produto em pó seco, adequado para várias aplicações.
Procedimento:
A hidroxietilulululose lavada é espalhada em bandejas de secagem ou transmitida através de um túnel de secagem. A temperatura de secagem é cuidadosamente controlada para evitar a degradação térmica, geralmente variando de 50 a 80 ° C.
Como alternativa, a secagem por pulverização pode ser usada para secagem rápida e eficiente. Na secagem por pulverização, a solução aquosa de hidroxietilululose é atomizada em gotículas finas e seca em uma corrente de ar quente, resultando em um pó fino.
O produto seco é então moído no tamanho de partícula desejado e embalado para armazenamento e distribuição.
Controle de qualidade e aplicações
Ao longo do processo de preparação, medidas rigorosas de controle de qualidade são implementadas para garantir a consistência e a qualidade da hidroxietilulululose. Parâmetros -chave, como viscosidade, grau de substituição, teor de umidade e tamanho de partícula, são monitorados regularmente.
Aplicações:
Farmacêuticos: Usado como agente espessante, aglutinante e estabilizador em formulações como comprimidos, suspensões e pomadas.
Cosméticos: fornece viscosidade e textura a produtos como cremes, loções e xampus.
Tintas e revestimentos: atua como modificador de espessante e reologia, melhorando as propriedades do aplicativo e a estabilidade das tintas.
Indústria de alimentos: funciona como espessante, estabilizador e emulsificante em vários produtos alimentícios.
A preparação da hidroxietillelululose envolve uma série de processos químicos e mecânicos bem definidos que visam modificar a celulose para introduzir grupos hidroxietil. Cada etapa, da purificação da celulose à secagem, é crucial para determinar a qualidade e a funcionalidade do produto final. As propriedades versáteis da Hydroxietillellululose o tornam um ingrediente inestimável em vários setores, destacando a importância de práticas precisas de fabricação para atender aos requisitos específicos de várias aplicações.
Hora de postagem: maio-28-2024