Процес виробництва та продуктивність гідроксиетилцелюлози (HEC)

I. Вступ

Гідроксиетилцелюлоза (HEC) — це неіонний водорозчинний полімер, який широко використовується у видобутку нафти, покриттях, будівництві, побутовій хімії, виробництві паперу та інших галузях. HEC отримують шляхом хімічної модифікації целюлози, і його властивості та використання в основному визначаються гідроксиетиловими замісниками в молекулах целюлози.

II. Виробничий процес

Процес виробництва HEC в основному включає наступні етапи: етерифікація целюлози, промивання, дегідратація, сушіння та подрібнення. Нижче наведено детальний вступ до кожного кроку.

Етерифікація целюлози

Целюлозу спочатку обробляють лугом для утворення лужної целюлози (Cellulose Alkali). Цей процес зазвичай здійснюється в реакторі з використанням розчину гідроксиду натрію для обробки природної целюлози з утворенням лужної целюлози. Хімічна реакція відбувається наступним чином:

Cell-OH+NaOH→Cell-O-Na+H2OCell-OH+NaOH→Cell-O-Na+H 2O

Потім лужна целюлоза реагує з етиленоксидом з утворенням гідроксиетилцелюлози. Реакцію проводять під високим тиском, зазвичай 30-100°C, і конкретна реакція така:

Cell-O-Na+CH2CH2O→Cell-O-CH2CH2OHCell-O-Na+CH 2CH 2O→Cell-O-CH 2CH 2OH

Ця реакція вимагає точного контролю температури, тиску та кількості доданого етиленоксиду для забезпечення однорідності та якості продукту.

прання

Отриманий сирий HEC зазвичай містить луг, що не прореагував, етиленоксид та інші побічні продукти, які потрібно видалити багаторазовими промиваннями водою або органічними розчинниками. Під час процесу промивання води потрібна велика кількість води, а стічні води після промивання потребують очищення та скидання.

зневоднення

Вологий ГЕК після промивання необхідно зневоднити, як правило, шляхом вакуумної фільтрації або відцентрового відділення, щоб зменшити вміст вологи.

сушіння

Зневоднений ГЕК сушать, як правило, шляхом сушіння розпиленням або швидкого сушіння. Необхідно суворо контролювати температуру та час під час процесу сушіння, щоб уникнути високотемпературної деградації або агломерації.

Шліфування

Висушений блок HEC необхідно подрібнити та просіяти для досягнення рівномірного розподілу частинок за розміром і, нарешті, утворити порошок або гранульований продукт.

III. Експлуатаційні характеристики

Розчинність у воді

HEC добре розчиняється у воді і може швидко розчинятися як у холодній, так і в гарячій воді, утворюючи прозорий або напівпрозорий розчин. Ця властивість розчинності робить його широко використовуваним як загусник і стабілізатор у покриттях і щоденних хімічних продуктах.

Згущення

HEC демонструє сильний ефект загущення у водному розчині, і його в'язкість зростає зі збільшенням молекулярної маси. Ця властивість загущення дозволяє йому грати роль у згущенні, утриманні води та покращенні будівельних характеристик покриттів на водній основі та будівельних розчинів.

Реологія

Водний розчин HEC має унікальні реологічні властивості, і його в’язкість змінюється зі зміною швидкості зсуву, демонструючи розрідження при зсуві або псевдопластичність. Ця реологічна властивість дозволяє регулювати текучість і конструктивні характеристики покриттів і бурових розчинів для нафтопромислів.

Емульгування та суспензія

HEC має хороші властивості емульгування та суспензії, які можуть стабілізувати зважені частинки або краплі в дисперсійній системі для запобігання розшарування та седиментації. Тому HEC часто використовується в таких продуктах, як емульсійні покриття та суспензії лікарських засобів.

Біорозкладаність

HEC — це природна похідна целюлози, яка добре розкладається, не забруднює навколишнє середовище та відповідає вимогам захисту навколишнього середовища.

IV. Поля застосування

Покриття

У покриттях на водній основі HEC використовується як загущувач і стабілізатор для покращення текучості, конструктивних характеристик і властивостей проти провисання покриттів.

Будівництво

У будівельних матеріалах HEC використовується в розчині на основі цементу та шпаклівці для покращення будівельних характеристик і утримання води.

Щоденні хімікати

У миючих засобах, шампунях і зубних пастах HEC використовується як загущувач і стабілізатор для покращення відчуття та стабільності продукту. 

Нафтові родовища

У рідинах для буріння та розриву нафтових родовищ HEC використовується для регулювання реології та суспензійних властивостей бурових розчинів і підвищення ефективності та безпеки буріння.

Виробництво паперу

У процесі виготовлення паперу HEC використовується для контролю плинності целюлози та покращення однорідності та властивостей поверхні паперу.

Гідроксіетилцелюлоза (HEC) широко використовується в багатьох галузях промисловості завдяки її чудовій розчинності у воді, загущенню, реологічним властивостям, властивостям емульгування та суспензії, а також хорошій здатності до біологічного розкладання. Його виробничий процес відносно зрілий. За допомогою етапів етерифікації целюлози, промивання, дегідратації, сушіння та подрібнення можна отримати продукти HEC зі стабільною продуктивністю та гарною якістю. У майбутньому, з підвищенням вимог до охорони навколишнього середовища та прогресом технологій, перспективи застосування HEC будуть ширшими.