Hidroxietil celuloza (HEC) este un polimer non-ionic, solubil în apă, derivat din celuloză, un polimer natural găsit în pereții celulari ai plantelor. Este utilizat pe scară largă în diverse industrii, inclusiv produse farmaceutice, produse cosmetice, vopsele și adezivi, datorită îngroșării sale excelente, formarea filmului și proprietăților reologice. Prepararea hidroxietilului celuloză implică eterificarea celulozei cu oxid de etilen în condiții alcaline. Acest proces poate fi defalcat în mai multe etape cheie: purificarea celulozei, alcalinizarea, eterizarea, neutralizarea, spălarea și uscarea.
1. Purificarea celulozei
Primul pas în prepararea hidroxietilului celuloză este purificarea celulozei, de obicei provenite din pulpă de lemn sau linte de bumbac. Celuloza brută conține impurități precum lignina, hemiceluloza și alte extractive care trebuie îndepărtate pentru a obține celuloză de înaltă puritate adecvată pentru modificarea chimică.
Pași implicați:
Prelucrare mecanică: Celuloza brută este procesată mecanic pentru a -și reduce dimensiunea și a -și crește suprafața, facilitând tratamentele chimice ulterioare.
Tratament chimic: celuloza este tratată cu substanțe chimice precum hidroxidul de sodiu (NaOH) și sulfitul de sodiu (Na2SO3) pentru a descompune lignina și hemiceluloza, urmată de spălare și albire pentru a elimina impuritățile reziduale și a obține o celuloză albă, fibroasă.
2. ALCALIZAREA
Celuloza purificată este apoi alcalată pentru a o activa pentru reacția de eterificare. Aceasta implică tratarea celulozei cu o soluție apoasă de hidroxid de sodiu.
Reacţie:
Celuloză+NaOH → Alcali celuloză
Procedură:
Celuloza este suspendată în apă și se adaugă soluție de hidroxid de sodiu. Concentrația de NaOH variază de obicei de la 10-30%, iar reacția este efectuată la temperaturi cuprinse între 20-40 ° C.
Amestecul este agitat pentru a asigura absorbția uniformă a alcalinilor, ceea ce duce la formarea de celuloză alcalin. Acest intermediar este mai reactiv față de oxidul de etilen, facilitând procesul de eterizare.
3. Eterificare
Etapa cheie în prepararea hidroxietilului celuloză este eterificarea celulozei alcaline cu oxid de etilen. Această reacție introduce grupări hidroxietilice (-CH2CH2OH) în coloana vertebrală a celulozei, ceea ce o face solubilă în apă.
Reacţie:
Alcali celuloză+oxid de etilen → hidroxietil celuloză+NaOH
Procedură:
Oxidul de etilen este adăugat la celuloza alcalin, fie într -un lot, fie într -un proces continuu. Reacția este de obicei efectuată într -un autoclav sau un reactor de presiune.
Condițiile de reacție, inclusiv temperatura (50-100 ° C) și presiunea (1-5 atm), sunt controlate cu atenție pentru a asigura o substituție optimă a grupărilor hidroxietilice. Gradul de substituție (DS) și substituția molară (MS) sunt parametri critici care influențează proprietățile produsului final.
4. Neutralizare
După reacția de eterificare, amestecul conține hidroxietil celuloză și hidroxid de sodiu rezidual. Următoarea etapă este neutralizarea, unde excesul de alcalin este neutralizat folosind un acid, tipic acetic (CH3COOH) sau acid clorhidric (HCl).
Reacție: NaOH+HCl → NaCl+H2O
Procedură:
Acidul este adăugat lent la amestecul de reacție în condiții controlate pentru a evita căldura excesivă și pentru a preveni degradarea hidroxietilului celuloză.
Amestecul neutralizat este apoi supus ajustării pH-ului pentru a se asigura că se află în intervalul dorit, de obicei în jurul pH-ului neutru (6-8).
5. Spălare
În urma neutralizării, produsul trebuie spălat pentru a elimina sărurile și alte produse secundare. Această etapă este crucială pentru obținerea hidroxietil celuloză.
Procedură:
Amestecul de reacție este diluat cu apă, iar hidroxietil celuloza este separat prin filtrare sau centrifugare.
Hidroxietil celuloza separată este spălată în mod repetat cu apă deionizată pentru a îndepărta sărurile și impuritățile reziduale. Procesul de spălare continuă până când apa de spălare ajunge la o conductivitate specificată, ceea ce indică îndepărtarea impurităților solubile.
6. Uscare
Ultima etapă în prepararea hidroxietilului celuloză este uscarea. Această etapă elimină excesul de apă, obținând un produs uscat, pulbere, potrivit pentru diverse aplicații.
Procedură:
Hidroxietiliculoza spălată este răspândită pe tăvi de uscare sau transmisă printr -un tunel de uscare. Temperatura de uscare este controlată cu atenție pentru a evita degradarea termică, de obicei variind de la 50-80 ° C.
În mod alternativ, uscarea prin pulverizare poate fi utilizată pentru uscarea rapidă și eficientă. La uscarea prin pulverizare, soluția apoasă de hidroxietil celuloză este atomizată în picături fine și uscată într -un flux de aer cald, rezultând o pulbere fină.
Produsul uscat este apoi măcinat la dimensiunea dorită a particulelor și ambalată pentru depozitare și distribuție.
Controlul calității și aplicații
Pe parcursul procesului de pregătire, sunt implementate măsuri riguroase de control al calității pentru a asigura coerența și calitatea hidroxietilului celuloză. Parametrii cheie, cum ar fi vâscozitatea, gradul de substituție, conținutul de umiditate și dimensiunea particulelor sunt monitorizate în mod regulat.
Aplicații:
Farmaceutice: utilizate ca agent de îngroșare, liant și stabilizator în formulări precum tablete, suspensii și unguente.
Cosmetice: oferă vâscozitate și textură produselor precum creme, loțiuni și șampoane.
Vopsele și acoperiri: acționează ca un modificator de îngroșare și reologie, îmbunătățind proprietățile aplicației și stabilitatea vopselelor.
Industria alimentară: funcționează ca un îngroșător, stabilizator și emulgator în diverse produse alimentare.
Prepararea hidroxietilului celuloză implică o serie de procese chimice și mecanice bine definite, care vizează modificarea celulozei pentru a introduce grupe hidroxietilice. Fiecare pas, de la purificarea celulozei la uscare, este crucială în determinarea calității și funcționalității produsului final. Proprietățile versatile ale hidroxietilului celulozei îl fac un ingredient neprețuit în numeroase industrii, subliniind importanța practicilor precise de fabricație pentru a îndeplini cerințele specifice ale diferitelor aplicații.
Timpul post: 28-2024 mai