Хидроксиетил целулоза (ХЕЦ) је нејонски, у води растворљив полимер добијен од целулозе, природног полимера који се налази у ћелијским зидовима биљака. Широко се користи у разним индустријама, укључујући фармацеутске производе, козметику, боје и лепкове, због свог одличног згушњавања, стварања филма и реолошких својстава. Припрема хидроксиетил целулозе укључује етерификацију целулозе етилен оксидом у алкалним условима. Овај процес се може поделити на неколико кључних корака: пречишћавање целулозе, алкализација, етерификација, неутрализација, прање и сушење.
1. Пречишћавање целулозе
Први корак у припреми хидроксиетил целулозе је пречишћавање целулозе, која се обично добија од дрвене пулпе или памучног линтера. Сирова целулоза садржи нечистоће као што су лигнин, хемицелулоза и други екстракти који се морају уклонити да би се добила целулоза високе чистоће погодна за хемијску модификацију.
Укључени кораци:
Механичка обрада: Сирова целулоза се механички обрађује како би се смањила њена величина и повећала површина, олакшавајући накнадни хемијски третман.
Хемијски третман: Целулоза се третира хемикалијама као што су натријум хидроксид (НаОХ) и натријум сулфит (На2СО3) да би се разбили лигнин и хемицелулоза, након чега следи прање и бељење да би се уклониле заостале нечистоће и добила бела, влакнаста целулоза.
2. Алкализација
Пречишћена целулоза се затим алкализира да би се активирала за реакцију етерификације. Ово укључује третирање целулозе воденим раствором натријум хидроксида.
Реакција:
Целулоза+НаОХ→Алкална целулоза
Процедура:
Целулоза се суспендује у води и додаје се раствор натријум хидроксида. Концентрација НаОХ се обично креће од 10-30%, а реакција се одвија на температурама између 20-40°Ц.
Смеша се меша да би се обезбедила уједначена апсорпција алкалија, што доводи до стварања алкалне целулозе. Овај интермедијер је реактивнији према етилен оксиду, олакшавајући процес етерификације.
3. Етерификација
Кључни корак у припреми хидроксиетил целулозе је етерификација алкалне целулозе етилен оксидом. Ова реакција уводи хидроксиетил групе (-ЦХ2ЦХ2ОХ) у целулозну кичму, чинећи је растворљивом у води.
Реакција:
Алкална целулоза + етилен оксид→ Хидроксиетил целулоза + НаОХ
Процедура:
Етилен оксид се додаје алкалној целулози, било у серији или континуираним процесом. Реакција се обично изводи у аутоклаву или реактору под притиском.
Реакциони услови, укључујући температуру (50-100°Ц) и притисак (1-5 атм), пажљиво се контролишу да би се обезбедила оптимална супституција хидроксиетил група. Степен супституције (ДС) и моларна супституција (МС) су критични параметри који утичу на својства финалног производа.
4. Неутрализација
После реакције етерификације, смеша садржи хидроксиетил целулозу и резидуални натријум хидроксид. Следећи корак је неутрализација, где се вишак алкалије неутралише употребом киселине, обично сирћетне киселине (ЦХ3ЦООХ) или хлороводоничне киселине (ХЦл).
Реакција: НаОХ+ХЦл→НаЦл+Х2О
Процедура:
Киселина се полако додаје у реакциону смешу под контролисаним условима да би се избегла прекомерна топлота и спречила деградација хидроксиетил целулозе.
Неутрализована смеша се затим подвргава подешавању пХ како би се осигурало да је унутар жељеног опсега, обично око неутралног пХ (6-8).
5. Прање
Након неутрализације, производ се мора опрати да би се уклониле соли и други нуспроизводи. Овај корак је кључан за добијање чисте хидроксиетил целулозе.
Процедура:
Реакциона смеша је разблажена водом, а хидроксиетил целулоза је одвојена филтрацијом или центрифугирањем.
Одвојена хидроксиетил целулоза се више пута испере дејонизованом водом да би се уклониле заостале соли и нечистоће. Процес прања се наставља све док вода за прање не достигне одређену проводљивост, што указује на уклањање растворљивих нечистоћа.
6. Сушење
Последњи корак у припреми хидроксиетил целулозе је сушење. Овај корак уклања вишак воде, чиме се добија сув, прашкасти производ погодан за различите примене.
Процедура:
Опрана хидроксиетил целулоза се шири на посуде за сушење или транспортује кроз тунел за сушење. Температура сушења се пажљиво контролише како би се избегла термичка деградација, обично у распону од 50-80°Ц.
Алтернативно, сушење распршивањем се може користити за брзо и ефикасно сушење. Приликом сушења распршивањем, водени раствор хидроксиетил целулозе се распршује у фине капљице и суши у струји врућег ваздуха, што резултира финим прахом.
Осушени производ се затим меље до жељене величине честица и пакује за складиштење и дистрибуцију.
Контрола квалитета и примена
Током процеса припреме, спроводе се ригорозне мере контроле квалитета како би се обезбедила конзистентност и квалитет хидроксиетил целулозе. Кључни параметри као што су вискозитет, степен замене, садржај влаге и величина честица се редовно прате.
Пријаве:
Фармацеутски производи: Користи се као средство за згушњавање, везиво и стабилизатор у формулацијама као што су таблете, суспензије и масти.
Козметика: Пружа вискозност и текстуру производима као што су креме, лосиони и шампони.
Боје и премази: Делује као згушњивач и модификатор реологије, побољшавајући својства наношења и стабилност боја.
Прехрамбена индустрија: Функционише као згушњивач, стабилизатор и емулгатор у различитим прехрамбеним производима.
Припрема хидроксиетил целулозе укључује низ добро дефинисаних хемијских и механичких процеса чији је циљ модификовање целулозе да би се увеле хидроксиетил групе. Сваки корак, од пречишћавања целулозе до сушења, кључан је у одређивању квалитета и функционалности финалног производа. Свестрана својства хидроксиетил целулозе чине је непроцењивим састојком у бројним индустријама, наглашавајући важност прецизних производних пракси како би се испунили специфични захтеви различитих примена.
Време поста: 28. мај 2024