هيدروكسي إيثيل السليلوز (HEC) هو بوليمر غير أيوني قابل للذوبان في الماء، ويُستخدم على نطاق واسع في الطلاءات، ومستحضرات التجميل، والأدوية، والأغذية، وصناعة الورق، وحفر النفط، وغيرها من المجالات الصناعية. وهو مركب إيثر سليلوزي يُحصل عليه عن طريق أثيرة السليلوز، حيث يحل هيدروكسي إيثيل محل جزء من مجموعات الهيدروكسيل فيه. تجعله خصائصه الفيزيائية والكيميائية أحد المكونات المهمة للمكثفات، وعوامل التبلور، والمستحلبات، والمثبتات.
نقطة غليان هيدروكسي إيثيل السليلوز
هيدروكسي إيثيل السليلوز بوليمر عالي الوزن الجزيئي، ودرجة غليانه النوعية ليست سهلة التحديد كدرجة غليان المركبات الجزيئية الصغيرة. في التطبيقات العملية، لا تمتلك المواد عالية الوزن الجزيئي، مثل هيدروكسي إيثيل السليلوز، درجة غليان واضحة. والسبب هو أن هذه المواد تتحلل أثناء التسخين، بدلاً من أن تتحول مباشرةً من سائل إلى غاز عبر تغير الطور كما هو الحال في المواد الجزيئية الصغيرة العادية. لذلك، لا ينطبق مفهوم "درجة غليان" هيدروكسي إيثيل السليلوز.
عمومًا، عند تسخين هيدروكسي إيثيل السليلوز عند درجة حرارة عالية، يذوب أولًا في الماء أو مذيب عضوي مكونًا محلولًا غروانيًا، وعند درجة حرارة أعلى، تبدأ سلسلة البوليمر بالتفكك، ثم تتحلل حراريًا في النهاية، مطلقةً جزيئات صغيرة مثل الماء وثاني أكسيد الكربون ومواد متطايرة أخرى دون المرور بعملية الغليان المعتادة. لذلك، لا يمتلك هيدروكسي إيثيل السليلوز درجة غليان واضحة، بل درجة حرارة تحلل تختلف باختلاف وزنه الجزيئي ودرجة استبداله. عمومًا، تكون درجة حرارة التحلل الحراري لهيدروكسي إيثيل السليلوز عادةً أعلى من 200 درجة مئوية.
الاستقرار الحراري لهيدروكسي إيثيل السليلوز
يتمتع هيدروكسي إيثيل السليلوز بثبات كيميائي جيد في درجة حرارة الغرفة، ويتحمل نطاقًا معينًا من البيئات الحمضية والقلوية، كما يتميز بمقاومة حرارية جيدة. ومع ذلك، عند ارتفاع درجة الحرارة، وخاصةً في غياب المذيبات أو المثبتات الأخرى، تبدأ سلاسل البوليمر بالانكسار بفعل الحرارة. لا يصاحب عملية التحلل الحراري هذه غليان واضح، بل تفاعل تدريجي لكسر السلسلة وجفافها، مما يُطلق مواد متطايرة، وينتج في النهاية منتجات متفحمة.
في التطبيقات الصناعية، لتجنب التحلل الناتج عن درجات الحرارة العالية، عادةً ما لا يتعرض هيدروكسي إيثيل السليلوز لبيئة تتجاوز درجة حرارة تحلله. حتى في التطبيقات ذات درجات الحرارة العالية (مثل استخدام سوائل حفر حقول النفط)، يُستخدم هيدروكسي إيثيل السليلوز غالبًا مع مواد أخرى لتعزيز استقراره الحراري.
استخدام هيدروكسي إيثيل السليلوز
على الرغم من أن هيدروكسي إيثيل السليلوز ليس له نقطة غليان واضحة، إلا أن قابليته للذوبان وخصائصه التكثيفية تجعله مستخدمًا على نطاق واسع في العديد من الصناعات. على سبيل المثال:
صناعة الطلاء: يمكن استخدام هيدروكسي إيثيل السليلوز كمكثف للمساعدة في ضبط ريولوجيا الطلاء ومنع الترسيب وتحسين تسوية واستقرار الطلاء.
مستحضرات التجميل والمواد الكيميائية اليومية: يعتبر مكونًا مهمًا في العديد من المنظفات ومنتجات العناية بالبشرة والشامبو ومعاجين الأسنان، حيث يمكنه إعطاء المنتج اللزوجة المناسبة والترطيب والاستقرار.
صناعة الأدوية: في المستحضرات الصيدلانية، يستخدم هيدروكسي إيثيل السليلوز غالبًا في إنتاج أقراص وأغلفة الإطلاق المستمر للتحكم في معدل إطلاق الأدوية.
صناعة الأغذية: يستخدم هيدروكسي إيثيل السليلوز أيضًا كمكثف ومثبت ومستحلب في الأغذية، وخاصة في الآيس كريم والهلام والصلصات.
حفر النفط: في حفر حقول النفط، يعتبر هيدروكسي إيثيل السليلوز مكونًا مهمًا في سائل الحفر، والذي يمكنه زيادة لزوجة السائل وتثبيت جدار البئر وتقليل فقدان الطين.
باعتباره مادة بوليمرية، لا يتمتع هيدروكسي إيثيل السليلوز بدرجة غليان واضحة، إذ يتحلل عند درجات حرارة عالية، بدلاً من ظاهرة الغليان المعتادة. عادةً ما تكون درجة حرارة تحلله الحراري أعلى من 200 درجة مئوية، وذلك حسب وزنه الجزيئي ودرجة استبداله. ومع ذلك، يُستخدم هيدروكسي إيثيل السليلوز على نطاق واسع في الطلاءات، ومستحضرات التجميل، والأدوية، والأغذية، والنفط، نظرًا لخصائصه الممتازة في التكثيف، والتجلط، والاستحلاب، والتثبيت. في هذه التطبيقات، عادةً ما يُتجنب تعريضه لدرجات حرارة عالية جدًا لضمان أدائه واستقراره.
وقت النشر: ٢٣ أكتوبر ٢٠٢٤