مقدمة تطبيقية لهيدروكسي إيثيل السليلوز

الخواص الفيزيائية والكيميائية لهيدروكسي إيثيل السليلوز
خصائص المظهر: هذا المنتج عبارة عن مادة صلبة ليفية أو مسحوقية بيضاء إلى صفراء فاتحة، غير سامة وعديمة الطعم.
نقطة الانصهار 288-290 درجة مئوية (مع التحلل)
الكثافة 0.75 جم/مل عند 25 درجة مئوية (مذكورة في الأدبيات)
الذوبانية: يذوب في الماء. لا يذوب في المذيبات العضوية الشائعة. يذوب في الماء البارد والساخن، ولكنه لا يذوب عمومًا في معظم المذيبات العضوية. تتغير لزوجته قليلاً في نطاق الرقم الهيدروجيني من 2 إلى 12، ولكنها تنخفض خارج هذا النطاق. له وظائف التكثيف، والتعليق، والربط، والاستحلاب، والتشتيت، والحفاظ على الرطوبة. يمكن تحضير محاليل بنطاقات لزوجة مختلفة. يتميز بذوبانية ملحية ممتازة للإلكتروليتات.

بالإضافة إلى خصائص التكثيف والتعليق والربط والطفو وتكوين الأغشية والتشتيت والاحتفاظ بالماء وتوفير الغرويات الواقية، فإن هيدروكسي إيثيل السليلوز، باعتباره مادة فعالة سطحية غير أيونية، يتمتع بالخصائص التالية:
1. مادة HEC قابلة للذوبان في الماء الساخن أو الماء البارد، ودرجة الحرارة العالية أو الغليان دون ترسيب، وبالتالي فإن لها نطاقًا واسعًا من خصائص الذوبان واللزوجة، وعدم حدوث التجلط الحراري؛
2. إنه غير أيوني ويمكن أن يتعايش مع مجموعة واسعة من البوليمرات الأخرى القابلة للذوبان في الماء، والمواد الخافضة للتوتر السطحي، والأملاح. وهو مُكثِّف غرواني ممتاز لمحاليل الإلكتروليت عالية التركيز؛
3. قدرة الاحتفاظ بالماء أعلى بمرتين من قدرة ميثيل السليلوز، كما أنها تتمتع بتنظيم تدفق أفضل.
4. بالمقارنة مع ميثيل السليلوز وهيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز المعروفين، فإن قدرة HEC على التشتيت هي الأسوأ، لكن قدرتها على الحماية الغروية هي الأقوى.

المتطلبات الفنية ومعايير الجودة لهيدروكسي إيثيل السليلوز
العناصر: مؤشر الاستبدال المولي (MS) 2.0-2.5، الرطوبة (%) ≤5، المواد غير القابلة للذوبان في الماء (%) ≤0.5، الرقم الهيدروجيني 6.0-8.5، المعادن الثقيلة (ميكروغرام/غرام) ≤20، الرماد (%) ≤5، اللزوجة (ميغاباسكال.ثانية) 2%، محلول مائي عند 20 درجة مئوية، الرصاص (%) ≤0.001

استخدامات هيدروكسي إيثيل السليلوز
【الاستخدام 1】يستخدم كعامل خافض للتوتر السطحي، ومكثف للاتكس، وعامل حماية غرواني، وسائل تكسير لاستكشاف النفط، ومشتت للبوليسترين وكلوريد البولي فينيل، إلخ.
[الاستخدام ٢] يُستخدم كمُكثِّف ومُخفِّض لفقدان السوائل في سوائل الحفر وسوائل الإكمال المائية، وله تأثير مُكثِّف واضح في سوائل الحفر المالحة. كما يُمكن استخدامه كمُخفِّض لفقدان السوائل في أسمنت آبار النفط. يُمكن ربطه عرضيًا بأيونات المعادن متعددة التكافؤ لتكوين هلام.
[الاستخدام 3] يُستخدم هذا المنتج كمشتت بوليمري لسائل التكسير المائي، والبوليسترين، وكلوريد البولي فينيل في عمليات التكسير في التعدين. كما يُستخدم كمُكثِّف للمستحلبات في صناعة الدهانات، ومُنظِّم للرطوبة في صناعة الإلكترونيات، ومُضاد للتخثر في الأسمنت، وعامل مُحافظ على الرطوبة في صناعة البناء. ويُستخدم أيضًا في صناعة السيراميك، وفي التزجيج، وفي معجون الأسنان. كما يُستخدم على نطاق واسع في الطباعة والصباغة، والمنسوجات، وصناعة الورق، والأدوية، ومنتجات النظافة، والأغذية، والسجائر، والمبيدات الحشرية، ومواد إطفاء الحرائق.
[الاستخدام 4] يُستخدم كمادة خافضة للتوتر السطحي، وعامل حماية غرواني، ومثبت استحلاب لمستحلبات كلوريد الفينيل وأسيتات الفينيل وغيرها، بالإضافة إلى كونه عاملًا لزيادة اللزوجة، ومشتتًا، ومثبتًا لتشتت اللاتكس. يُستخدم على نطاق واسع في الطلاءات، والألياف، والصباغة، وصناعة الورق، ومستحضرات التجميل، والأدوية، والمبيدات الحشرية، وغيرها. كما أن له استخدامات عديدة في استكشاف النفط وصناعة الآلات.
【الاستخدام 5】يتمتع هيدروكسي إيثيل السليلوز بوظائف النشاط السطحي، والتكثيف، والتعليق، والربط، والاستحلاب، وتكوين الأغشية، والتشتيت، والاحتفاظ بالماء، وتوفير الحماية في المستحضرات الصيدلانية الصلبة والسائلة.

تطبيقات هيدروكسي إيثيل السليلوز
يستخدم في الطلاءات المعمارية، ومستحضرات التجميل، ومعجون الأسنان، والمواد الخافضة للتوتر السطحي، ومكثفات اللاتكس، وعوامل الحماية الغروية، وسوائل تكسير النفط، ومشتتات البوليسترين وكلوريد البولي فينيل، إلخ.

صحيفة بيانات سلامة المواد (MSDS) لهيدروكسي إيثيل السليلوز
1. ينطوي هذا المنتج على خطر انفجار الغبار. عند التعامل مع كميات كبيرة أو بكميات ضخمة، يجب توخي الحذر لتجنب تراكم الغبار وتعليقه في الهواء، وإبعاده عن الحرارة والشرر واللهب والكهرباء الساكنة. 2. تجنب دخول مسحوق ميثيل السليلوز إلى العينين وملامسته لهما، وارتدِ أقنعة واقية ونظارات أمان أثناء التشغيل. 3. يكون المنتج زلقًا جدًا عند البلل، لذا يجب تنظيف مسحوق ميثيل السليلوز المسكوب فورًا ومعالجة السطح بمادة مانعة للانزلاق.

خصائص تخزين ونقل هيدروكسي إيثيل السليلوز
التعبئة: أكياس مزدوجة الطبقات، كيس ورقي مركب خارجي، كيس من غشاء البولي إيثيلين داخلي، الوزن الصافي 20 كجم أو 25 كجم لكل كيس.
التخزين والنقل: يُحفظ في مكان داخلي جيد التهوية وجاف، مع مراعاة تجنب الرطوبة. يجب حمايته من المطر والشمس أثناء النقل.

طريقة تحضير هيدروكسي إيثيل السليلوز
الطريقة الأولى: انقع ألياف القطن الخام أو اللب المكرر في محلول قلوي بنسبة 30%، ثم أخرجها بعد نصف ساعة واضغطها. استمر بالضغط حتى تصل نسبة القلوي إلى الماء إلى 1:2.8، ثم انقلها إلى جهاز تكسير. ضع ألياف القلوي المكسرة في وعاء التفاعل. أغلق الوعاء بإحكام وأفرغه من الهواء، ثم املأه بالنيتروجين. بعد استبدال الهواء في الوعاء بالنيتروجين، اضغطه في سائل أكسيد الإيثيلين المبرد مسبقًا. تفاعل مع التبريد عند 25 درجة مئوية لمدة ساعتين للحصول على هيدروكسي إيثيل السليلوز الخام. اغسل المنتج الخام بالكحول واضبط درجة الحموضة إلى 4-6 بإضافة حمض الخليك. أضف الجليوكسال للربط المتشابك والتقادم، ثم اغسله سريعًا بالماء، وأخيرًا قم بالطرد المركزي والتجفيف والطحن للحصول على هيدروكسي إيثيل السليلوز منخفض الملح.
الطريقة الثانية: السليلوز القلوي بوليمر طبيعي، تحتوي كل حلقة أساسية من أليافه على ثلاث مجموعات هيدروكسيل، وتتفاعل المجموعة الهيدروكسيلية الأكثر نشاطًا لتكوين هيدروكسي إيثيل السليلوز. تُنقع ألياف القطن الخام أو اللب المكرر في محلول صودا كاوية سائلة بنسبة 30%، ثم تُخرج وتُضغط بعد نصف ساعة. يُعصر المزيج حتى تصل نسبة الماء القلوي إلى 1:2.8، ثم يُسحق. يُوضع السليلوز القلوي المسحوق في وعاء التفاعل، ويُغلق بإحكام، ويُفرغ من الهواء، ثم يُملأ بالنيتروجين، وتُكرر عملية التفريغ وملء النيتروجين لاستبدال الهواء الموجود في الوعاء تمامًا. يُضغط المزيج في سائل أكسيد الإيثيلين المبرد مسبقًا، ويُضاف ماء التبريد إلى غلاف وعاء التفاعل، ويُضبط التفاعل عند حوالي 25 درجة مئوية لمدة ساعتين للحصول على هيدروكسي إيثيل السليلوز الخام. يُغسل المنتج الخام بالكحول، ويُعادل الرقم الهيدروجيني إلى 4-6 بإضافة حمض الخليك، ويُربط عرضيًا بالجليوكسال للتقادم. ثم يُغسل بالماء، ويُجفف بالطرد المركزي، ويُجفف ويُطحن للحصول على هيدروكسي إيثيل السليلوز. استهلاك المواد الخام (كجم/طن): ألياف القطن أو اللب الخفيف 730-780، صودا كاوية سائلة (30%) 2400، أكسيد الإيثيلين 900، كحول (95%) 4500، حمض الخليك 240، جليوكسال (40%) 100-300.
هيدروكسي إيثيل السليلوز عبارة عن مسحوق أبيض أو مصفر عديم الرائحة والطعم وسهل التدفق، قابل للذوبان في الماء البارد والماء الساخن، وغير قابل للذوبان بشكل عام في معظم المذيبات العضوية.
هيدروكسي إيثيل السليلوز (HEC) مادة صلبة ليفية أو مسحوقية بيضاء أو صفراء فاتحة، عديمة الرائحة، وغير سامة، تُحضّر عن طريق تفاعل الأثيرية بين السليلوز القلوي وأكسيد الإيثيلين (أو الكلوروهيدرين). وهي إيثرات سليلوز غير أيونية قابلة للذوبان. نظرًا لخصائصها الجيدة في التكثيف، والتعليق، والتشتيت، والاستحلاب، والربط، وتكوين الأغشية، وحماية الرطوبة، وتوفير غروانيات واقية، فقد استُخدمت على نطاق واسع في استكشاف النفط، والطلاء، والبناء، والطب، والغذاء، والمنسوجات، والورق، وبلمرة البوليمرات، وغيرها من المجالات. معدل النخل ≥ 99% عند حجم 40 مش؛ درجة حرارة التليين: 135-140 درجة مئوية؛ الكثافة الظاهرية: 0.35-0.61 جم/مل؛ درجة حرارة التحلل: 205-210 درجة مئوية؛ سرعة احتراق بطيئة؛ درجة حرارة التوازن: 23 درجة مئوية. 50% 6% عند الرطوبة النسبية، 29% عند 84% رطوبة نسبية.

كيفية استخدام هيدروكسي إيثيل السليلوز
تمت إضافتها مباشرة أثناء الإنتاج
1. أضف الماء النظيف إلى دلو كبير مزود بخلاط عالي القص.
هيدروكسي إيثيل السليلوز
2. ابدأ بالتحريك المستمر بسرعة منخفضة، ثم قم بتصفية هيدروكسي إيثيل السليلوز ببطء في المحلول بالتساوي.
3. استمر في التقليب حتى تتشرب جميع الجزيئات.
4. ثم أضف عامل الحماية من الصواعق، والمواد المضافة الأساسية مثل الأصباغ، ومواد التشتيت، وماء الأمونيا.
5. قلّب حتى يذوب كل هيدروكسي إيثيل السليلوز تمامًا (تزداد لزوجة المحلول بشكل ملحوظ) قبل إضافة المكونات الأخرى في التركيبة، واطحن حتى المنتج النهائي.
مُجهّز بسائل الأم
تعتمد هذه الطريقة على تحضير المحلول الأم بتركيز أعلى أولاً، ثم إضافته إلى طلاء اللاتكس. تتميز هذه الطريقة بمرونتها العالية وإمكانية إضافتها مباشرةً إلى الطلاء النهائي، ولكن يجب تخزينها بشكل صحيح. تتشابه الخطوات مع الخطوات من 1 إلى 4 في الطريقة الأولى، مع اختلاف بسيط يتمثل في عدم الحاجة إلى التقليب حتى يذوب المحلول تماماً ويصبح لزجاً.
عصيدة لعلم الظواهر
بما أن المذيبات العضوية ضعيفة في إذابة هيدروكسي إيثيل السليلوز، يمكن استخدامها لتحضير عصيدة السليلوز. من أكثر المذيبات العضوية شيوعًا السوائل العضوية مثل الإيثيلين جليكول والبروبيلين جليكول، بالإضافة إلى مواد تكوين الأغشية (مثل الإيثيلين جليكول أو أسيتات بوتيل ثنائي إيثيلين جليكول) المستخدمة في تركيبات الدهانات. يُعدّ الماء المثلج أيضًا مذيبًا ضعيفًا، لذا يُستخدم غالبًا مع السوائل العضوية لتحضير العصيدة. يمكن إضافة هيدروكسي إيثيل السليلوز الموجود في العصيدة مباشرةً إلى الدهان، حيث يكون قد انقسم وتضخّم فيها. عند إضافته إلى الدهان، يذوب فورًا ويعمل كمُكثّف. بعد الإضافة، يُستمر في التقليب حتى يذوب هيدروكسي إيثيل السليلوز تمامًا ويصبح متجانسًا. عادةً، تُحضّر العصيدة بمزج ستة أجزاء من المذيب العضوي أو الماء المثلج مع جزء واحد من هيدروكسي إيثيل السليلوز. بعد حوالي 6-30 دقيقة، يتحلل هيدروكسي إيثيل السليلوز ويتضخم بشكل ملحوظ. في الصيف، تكون درجة حرارة الماء مرتفعة جدًا، لذا لا يُنصح باستخدامه في العصيدة.

احتياطات التعامل مع هيدروكسي إيثيل السليلوز
بما أن هيدروكسي إيثيل السليلوز المعالج سطحياً يكون على شكل مسحوق أو مادة صلبة من السليلوز، فإنه يسهل التعامل معه وإذابته في الماء طالما تم مراعاة النقاط التالية.
1. قبل وبعد إضافة هيدروكسي إيثيل السليلوز، يجب تحريك المحلول باستمرار حتى يصبح شفافاً تماماً.
٢. يجب غربلة المادة ببطء في خزان الخلط، ولا تُضف كمية كبيرة من هيدروكسي إيثيل السليلوز أو هيدروكسي إيثيل السليلوز المتكتل مباشرةً إلى خزان الخلط. ٣. ترتبط درجة حرارة الماء وقيمة الرقم الهيدروجيني فيه ارتباطًا وثيقًا بذوبان هيدروكسي إيثيل السليلوز، لذا يجب توخي الحذر الشديد.
4. لا تُضِف أي مواد قلوية إلى الخليط قبل تسخين مسحوق هيدروكسي إيثيل السليلوز في الماء. رفع قيمة الرقم الهيدروجيني بعد التسخين سيساعد على الذوبان.
5. قدر الإمكان، أضف العامل المضاد للفطريات في أقرب وقت ممكن.
٦. عند استخدام هيدروكسي إيثيل السليلوز عالي اللزوجة، يجب ألا يتجاوز تركيز المحلول الأم ٢٫٥-٣٪، وإلا سيصعب التعامل معه. وعادةً لا يتكتل هيدروكسي إيثيل السليلوز المعالج لاحقاً، كما أنه لا يُكوّن غرويات كروية غير قابلة للذوبان بعد إضافة الماء.
يُستخدم عمومًا كمُكثِّف، وعامل حماية، ومادة لاصقة، ومُثبِّت، ومُضاف في تحضير المستحلبات، والهلام، والمراهم، والغسولات، ومُنظِّفات العين، والتحاميل، والأقراص، كما يُستخدم أيضًا كجل مُحِب للماء ومادة هيكلية في تحضير المستحضرات الهيكلية ذات الإطلاق المُستدام. ويمكن استخدامه أيضًا كمُثبِّت في الأغذية.