Hydroxyethyl cellulose (HEC) là một polymer không ion, hòa tan trong nước có nguồn gốc từ cellulose, một loại polymer tự nhiên được tìm thấy trong thành tế bào của thực vật. Nó được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm dược phẩm, mỹ phẩm, sơn và chất kết dính, do các đặc tính dày lên, hình thành phim và lưu biến tuyệt vời của nó. Việc chuẩn bị hydroxyethyl cellulose liên quan đến việc ether hóa cellulose với oxide ethylene trong điều kiện kiềm. Quá trình này có thể được chia thành một số bước chính: tinh chế cellulose, kiềm hóa, ether hóa, trung hòa, rửa và sấy khô.
1. Tinh chế cellulose
Bước đầu tiên trong việc chuẩn bị hydroxyethyl cellulose là sự tinh khiết của cellulose, thường có nguồn gốc từ lớp gỗ hoặc vải bông. Cellulose thô chứa các tạp chất như lignin, hemicellulose và các chất chiết khác phải được loại bỏ để có được cellulose có độ tinh khiết cao phù hợp để điều chỉnh hóa học.
Các bước liên quan:
Xử lý cơ học: Cellulose thô được xử lý cơ học để giảm kích thước và tăng diện tích bề mặt của nó, tạo điều kiện cho các phương pháp điều trị hóa học tiếp theo.
Xử lý hóa học: Cellulose được xử lý bằng các hóa chất như natri hydroxit (NaOH) và natri sulfite (NA2SO3) để phá vỡ lignin và hemicellulose, sau đó rửa và tẩy trắng để loại bỏ tạp chất còn lại và thu được một tế bào xơ trắng.
2. Kiềm hóa
Các cellulose tinh khiết sau đó được kiềm hóa để kích hoạt nó cho phản ứng ether hóa. Điều này liên quan đến việc điều trị cellulose bằng dung dịch natri hydroxit.
Sự phản ứng lại:
Cellulose+NaOH → Cellulose kiềm
Thủ tục:
Các cellulose được lơ lửng trong nước và dung dịch natri hydroxit được thêm vào. Nồng độ NaOH thường dao động từ 10-30%và phản ứng được thực hiện ở nhiệt độ trong khoảng từ 20-40 ° C.
Hỗn hợp được khuấy để đảm bảo sự hấp thụ đồng đều của kiềm, dẫn đến sự hình thành cellulose kiềm. Trung gian này phản ứng nhiều hơn đối với oxit ethylene, tạo điều kiện cho quá trình etherization.
3. Ether hóa
Bước quan trọng trong việc chuẩn bị hydroxyethyl cellulose là etherization của cellulose kiềm với oxit ethylene. Phản ứng này đưa các nhóm hydroxyethyl (-CH2CH2OH) vào xương sống cellulose, khiến nó hòa tan trong nước.
Sự phản ứng lại:
Cellulose kiềm+ethylene oxide → hydroxyethyl cellulose+NaOH
Thủ tục:
Oxit ethylene được thêm vào cellulose kiềm, trong một quá trình hàng loạt hoặc liên tục. Phản ứng thường được tiến hành trong lò hấp hoặc lò phản ứng áp suất.
Các điều kiện phản ứng, bao gồm nhiệt độ (50-100 ° C) và áp suất (1-5 atm), được kiểm soát cẩn thận để đảm bảo sự thay thế tối ưu của các nhóm hydroxyethyl. Mức độ thay thế (DS) và thay thế mol (MS) là các thông số quan trọng ảnh hưởng đến các tính chất của sản phẩm cuối cùng.
4. Trung hòa
Sau phản ứng etherization, hỗn hợp chứa hydroxyethyl cellulose và natri hydroxit còn lại. Bước tiếp theo là trung hòa, trong đó kiềm dư thừa được trung hòa bằng cách sử dụng axit, thường là axit axetic (CH3COOH) hoặc axit hydrochloric (HCl).
Phản ứng: NaOH+HCl → NaCl+H2O
Thủ tục:
Axit được thêm vào từ từ vào hỗn hợp phản ứng trong điều kiện được kiểm soát để tránh nhiệt quá mức và ngăn ngừa sự suy giảm của hydroxyethyl cellulose.
Hỗn hợp trung hòa sau đó được điều chỉnh pH để đảm bảo nó nằm trong phạm vi mong muốn, thường là xung quanh pH trung tính (6-8).
5. Rửa
Sau khi trung hòa, sản phẩm phải được rửa sạch để loại bỏ muối và các sản phẩm phụ khác. Bước này là rất quan trọng để có được hydroxyethyl cellulose tinh khiết.
Thủ tục:
Hỗn hợp phản ứng được pha loãng với nước và cellulose hydroxyethyl được phân tách bằng cách lọc hoặc ly tâm.
Các cellulose hydroxyethyl cellulose tách biệt được rửa nhiều lần với nước khử ion để loại bỏ muối và tạp chất còn lại. Quá trình rửa tiếp tục cho đến khi nước rửa đạt đến độ dẫn cụ thể, cho thấy việc loại bỏ các tạp chất hòa tan.
6. Làm khô
Bước cuối cùng trong việc chuẩn bị hydroxyethyl cellulose đang khô. Bước này loại bỏ nước thừa, mang lại một sản phẩm khô, phù hợp cho các ứng dụng khác nhau.
Thủ tục:
Các cellulose hydroxyethyl được rửa sạch được lan truyền trên khay sấy hoặc được truyền qua một đường hầm khô. Nhiệt độ sấy được kiểm soát cẩn thận để tránh suy thoái nhiệt, thường dao động từ 50-80 ° C.
Ngoài ra, sấy phun có thể được sử dụng để sấy khô nhanh và hiệu quả. Trong sấy phun, dung dịch hydroxyethyl cellulose nước được nguyên tử hóa thành các giọt mịn và sấy khô trong một luồng không khí nóng, dẫn đến một loại bột mịn.
Sản phẩm khô sau đó được xay theo kích thước hạt mong muốn và được đóng gói để lưu trữ và phân phối.
Kiểm soát chất lượng và các ứng dụng
Trong suốt quá trình chuẩn bị, các biện pháp kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt được thực hiện để đảm bảo tính nhất quán và chất lượng của hydroxyethyl cellulose. Các thông số chính như độ nhớt, mức độ thay thế, độ ẩm và kích thước hạt thường xuyên được theo dõi.
Ứng dụng:
Dược phẩm: Được sử dụng như một chất làm đặc, chất kết dính và chất ổn định trong các công thức như máy tính bảng, huyền phù và thuốc mỡ.
Mỹ phẩm: Cung cấp độ nhớt và kết cấu cho các sản phẩm như kem, kem dưỡng da và dầu gội.
Sơn và lớp phủ: Hoạt động như một công cụ điều chỉnh chất làm đặc và lưu biến, cải thiện tính chất ứng dụng và độ ổn định của sơn.
Ngành công nghiệp thực phẩm: Chức năng như một chất làm đặc, ổn định và chất nhũ hóa trong các sản phẩm thực phẩm khác nhau.
Việc chuẩn bị hydroxyethyl cellulose liên quan đến một loạt các quá trình hóa học và cơ học được xác định rõ nhằm mục đích sửa đổi cellulose để giới thiệu các nhóm hydroxyethyl. Mỗi bước, từ tinh chế cellulose đến sấy khô, là rất quan trọng trong việc xác định chất lượng và chức năng của sản phẩm cuối cùng. Các đặc tính linh hoạt của Hydroxyethyl Cellulose làm cho nó trở thành một thành phần vô giá trong nhiều ngành công nghiệp, nêu bật tầm quan trọng của các hoạt động sản xuất chính xác để đáp ứng các yêu cầu cụ thể của các ứng dụng khác nhau.
Thời gian đăng: Tháng 5-28-2024