Процесс производства и эксплуатационные характеристики гидроксиэтилцеллюлозы (ГЭЦ)

I. Введение

Гидроксиэтилцеллюлоза (ГЭЦ) — неионный водорастворимый полимер, широко используемый в нефтедобыче, покрытиях, строительстве, бытовой химии, производстве бумаги и других областях. ГЭЦ получают путем химической модификации целлюлозы, а ее свойства и применение в основном определяются гидроксиэтильными заместителями в молекулах целлюлозы.

II.Производственный процесс

Процесс производства HEC в основном включает следующие этапы: этерификация целлюлозы, промывка, дегидратация, сушка и измельчение. Ниже приводится подробное введение к каждому этапу:

Этерификация целлюлозы

Целлюлоза сначала обрабатывается щелочью для получения щелочной целлюлозы (Cellulose Alkali). Этот процесс обычно осуществляется в реакторе, с использованием раствора гидроксида натрия для обработки натуральной целлюлозы для получения щелочной целлюлозы. Химическая реакция выглядит следующим образом:

Ячейка-OH+NaOH→Ячейка-O-Na+H2OCЯчейка-OH+NaOH→Ячейка-O-Na+H 2O

Затем щелочная целлюлоза реагирует с оксидом этилена с образованием гидроксиэтилцеллюлозы. Реакция проводится под высоким давлением, обычно 30-100°C, и конкретная реакция выглядит следующим образом:

Ячейка-O-Na+CH2CH2O→Ячейка-O-CH2CH2OHCЯтка-O-Na+CH 2CH 2O → Ячейка-O-CH 2CH 2OH

Эта реакция требует точного контроля температуры, давления и количества добавляемого оксида этилена для обеспечения однородности и качества продукта.

Стирка

Полученный сырой HEC обычно содержит непрореагировавшую щелочь, оксид этилена и другие побочные продукты, которые необходимо удалить многократными промывками водой или органическими растворителями. В процессе промывки водой требуется большое количество воды, а сточные воды после промывки необходимо очищать и сбрасывать.

Обезвоживание

Влажную ГЭЦ после промывки необходимо обезвоживать, обычно методом вакуумной фильтрации или центробежной сепарации, чтобы снизить содержание влаги.

Сушка

Обезвоженный HEC высушивается, как правило, распылительной сушкой или флэш-сушкой. Температура и время должны строго контролироваться в процессе сушки, чтобы избежать высокотемпературной деградации или агломерации.

Шлифовка

Высушенный блок ГЭЦ необходимо измельчить и просеять для достижения равномерного распределения размера частиц и, наконец, получить порошок или гранулированный продукт.

III.Характеристики производительности

Растворимость в воде

HEC хорошо растворяется в воде и может быстро растворяться как в холодной, так и в горячей воде, образуя прозрачный или полупрозрачный раствор. Это свойство растворимости делает его широко используемым в качестве загустителя и стабилизатора в покрытиях и повседневных химических продуктах.

Утолщение

HEC проявляет сильный загущающий эффект в водном растворе, и его вязкость увеличивается с увеличением молекулярной массы. Это загущающее свойство позволяет ему играть роль в загущении, удержании воды и улучшении строительных характеристик в покрытиях на водной основе и строительных растворах.

Реология

Водный раствор HEC обладает уникальными реологическими свойствами, а его вязкость изменяется с изменением скорости сдвига, демонстрируя истончение сдвига или псевдопластичность. Это реологическое свойство позволяет регулировать текучесть и конструктивные характеристики в покрытиях и буровых растворах для нефтяных месторождений.

Эмульгирование и суспензирование

HEC обладает хорошими эмульгирующими и суспензионными свойствами, которые могут стабилизировать взвешенные частицы или капли в дисперсионной системе, предотвращая расслоение и седиментацию. Поэтому HEC часто используется в таких продуктах, как эмульсионные покрытия и суспензии лекарственных препаратов.

Биоразлагаемость

ГЭЦ — это натуральное производное целлюлозы с хорошей биоразлагаемостью, не загрязняющее окружающую среду и отвечающее требованиям защиты окружающей среды.

IV.Области применения

Покрытия

В покрытиях на водной основе ГЭЦ используется в качестве загустителя и стабилизатора для улучшения текучести, конструкционных характеристик и противопотеков покрытий.

Строительство

В строительных материалах ГЭЦ используется в цементных растворах и шпатлевках для улучшения эксплуатационных характеристик конструкции и водоудержания.

Ежедневные химикаты

В моющих средствах, шампунях и зубных пастах ГЭЦ используется в качестве загустителя и стабилизатора для улучшения тактильных ощущений и стабильности продукта. 

Нефтяные месторождения

В буровых растворах и жидкостях для гидроразрыва пласта на нефтяных месторождениях ГЭЦ используется для корректировки реологии и суспензионных свойств буровых растворов, а также для повышения эффективности и безопасности бурения.

Изготовление бумаги

В процессе производства бумаги ГЭЦ используется для контроля текучести целлюлозы и улучшения однородности и поверхностных свойств бумаги.

Гидроксиэтилцеллюлоза (ГЭЦ) широко используется во многих промышленных областях благодаря своей превосходной растворимости в воде, загущению, реологическим свойствам, эмульгирующим и суспензионным свойствам, а также хорошей биоразлагаемости. Процесс ее производства относительно зрелый. Благодаря этапам этерификации целлюлозы, промывки, дегидратации, сушки и измельчения можно получить продукты ГЭЦ со стабильными характеристиками и хорошим качеством. В будущем, с улучшением требований по охране окружающей среды и развитием технологий, перспективы применения ГЭЦ будут шире.


Время публикации: 02-07-2024