Hidroksietilna celuloza (HEC) je neionski, vodotopni polimer, pridobljen iz celuloze, naravni polimer, ki ga najdemo v celičnih stenah rastlin. Široko se uporablja v različnih panogah, vključno s farmacevtskimi izdelki, kozmetiko, barvami in lepili zaradi odličnih zgostitve, oblikovanja filmov in reoloških lastnosti. Priprava hidroksietil celuloze vključuje eterifikacijo celuloze z etilen oksidom v alkalnih pogojih. Ta postopek je mogoče razčleniti na več ključnih korakov: čiščenje celuloze, alkalizacija, eterifikacija, nevtralizacijo, pranje in sušenje.
1. čiščenje celuloze
Prvi korak pri pripravi hidroksietil celuloze je čiščenje celuloze, ki se običajno prinaša iz lesene celuloze ali bombažnih vrvic. Surova celuloza vsebuje nečistoče, kot so lignin, hemiceluloza in drugi ekstraktivi, ki jih je treba odstraniti, da dobimo visoko čistočinsko celulozo, primerno za kemično spreminjanje.
Vključeni koraki:
Mehanska obdelava: Surova celuloza je mehansko obdelana, da se zmanjša njena velikost in poveča njeno površino, kar olajša kasnejša kemična obdelava.
Kemična obdelava: Celuloza se zdravi s kemikalijami, kot sta natrijev hidroksid (NaOH) in natrijev sulfit (NA2SO3), da razgradimo lignin in hemiceluloza, ki mu sledi pranje in beljenje, da se odstrani preostale nečistoče in dobi belo, vlakno celico.
2. alkalizacija
Prečiščena celuloza se nato alkalizira, da jo aktivira za reakcijo eterifikacije. To vključuje zdravljenje celuloze z vodno raztopino natrijevega hidroksida.
Reakcija:
Celuloza+NaOH → Alkalijska celuloza
Postopek:
Celuloza je suspendirana v vodi in dodamo raztopino natrijevega hidroksida. Koncentracija NaOH se običajno giblje od 10-30%, reakcija pa se izvaja pri temperaturah med 20-40 ° C.
Zmes mešamo, da se zagotovi enakomerna absorpcija alkalij, kar vodi do tvorbe alkalne celuloze. Ta vmesnik je bolj reaktiven na etilen oksid, kar olajša proces eterifikacije.
3. Eterifikacija
Ključni korak pri pripravi hidroksietil celuloze je eterifikacija alkalijske celuloze z etilen oksidom. Ta reakcija vnese hidroksietilne skupine (-ch2ch2OH) v hrbtenico celuloze, zaradi česar je topna v vodi.
Reakcija:
Alkalijska celuloza+etilen oksid → hidroksietil celuloza+NaOH
Postopek:
Etilen oksid dodamo v alkalno celulozo, bodisi v seriji ali neprekinjenem procesu. Reakcija se običajno izvaja v avtoklavi ali tlačnem reaktorju.
Reakcijski pogoji, vključno s temperaturo (50-100 ° C) in tlakom (1-5 atm), so skrbno nadzorovani, da se zagotovi optimalna zamenjava hidroksietilnih skupin. Stopnja substitucije (DS) in molarna substitucija (MS) sta kritični parametri, ki vplivajo na lastnosti končnega izdelka.
4. Nevtralizacija
Po reakciji eterifikacije mešanica vsebuje hidroksietil celulozo in preostali natrijev hidroksid. Naslednji korak je nevtralizacija, kjer se presežek alkalije nevtralizira s kislino, običajno ocetno kislino (CH3COOH) ali klorovodikovo kislino (HCl).
Reakcija: NaOH+HCl → NACl+H2O
Postopek:
Kislini se v reakcijsko mešanico počasi dodamo v nadzorovanih pogojih, da se prepreči prekomerna toplota in prepreči razgradnjo hidroksietil celuloze.
Nevtralizirana zmes je nato podvržena prilagoditvi pH, da se zagotovi, da je znotraj želenega območja, običajno okoli nevtralnega pH (6-8).
5. Pranje
Po nevtralizaciji je treba izdelek oprati, da odstranijo soli in druge stranske proizvode. Ta korak je ključnega pomena za pridobivanje čiste hidroksietil celuloze.
Postopek:
Reakcijsko zmes razredčimo z vodo, hidroksietil celuloza pa ločimo s filtracijo ali centrifugiranjem.
Ločena hidroksietilna celuloza večkrat opramo z deionizirano vodo, da odstranimo preostale soli in nečistoče. Postopek pranja se nadaljuje, dokler pralna voda ne doseže določene prevodnosti, kar kaže na odstranitev topnih nečistoč.
6. sušenje
Končni korak pri pripravi hidroksietil celuloze je sušenje. Ta korak odstrani odvečno vodo, kar daje suhi izdelek v prahu, primeren za različne aplikacije.
Postopek:
Oprana hidroksietil celuloza se razširi na sušilni pladnji ali se prenaša skozi sušilni tunel. Temperatura sušenja je skrbno nadzorovana, da se prepreči toplotna razgradnja, običajno od 50 do 80 ° C.
Druga možnost je, da se sušenje razpršila uporablja za hitro in učinkovito sušenje. Pri sušenju razpršila se vodna raztopina hidroksietil celuloze oglasi v fine kapljice in posuši v toku vročega zraka, kar ima za posledico fin prah.
Posušeni izdelek se nato brusimo na želeno velikost delcev in pakiran za shranjevanje in distribucijo.
Nadzor kakovosti in aplikacije
V celotnem postopku priprave se izvajajo strogi ukrepi za nadzor kakovosti, da se zagotovi doslednost in kakovost hidroksietil celuloze. Ključni parametri, kot so viskoznost, stopnja zamenjave, vsebnost vlage in velikost delcev, se redno spremljajo.
Prijave:
Farmaceuticals: Uporablja se kot zgoščevanje, vezivo in stabilizator v formulacijah, kot so tablete, suspenzije in mazila.
Kozmetika: zagotavlja viskoznost in teksturo izdelkom, kot so kreme, losjoni in šamponi.
Barve in prevleke: deluje kot modifikator zgostitve in reologije, izboljšuje lastnosti uporabe in stabilnost barv.
Prehrambena industrija: deluje kot zgoščevalec, stabilizator in emulgator v različnih živilskih izdelkih.
Priprava hidroksietil celuloze vključuje vrsto dobro opredeljenih kemičnih in mehanskih procesov, namenjenih spreminjanju celuloze za uvedbo hidroksietilnih skupin. Vsak korak, od čiščenja celuloze do sušenja, je ključnega pomena pri določanju kakovosti in funkcionalnosti končnega izdelka. Vsestranske lastnosti hidroksietilne celuloze so neprecenljiva sestavina v številnih panogah, kar poudarja pomen natančnih proizvodnih praks za izpolnjevanje posebnih zahtev različnih aplikacij.
Čas objave: maj-28-2024