Proizvodni proces i performanse hidroksietil celuloze (HEC)

I. Uvod

Hidroksietil celuloza (HEC) je nejonski polimer rastvorljiv u vodi koji se široko koristi u ekstrakciji nafte, premazima, građevinarstvu, svakodnevnim hemikalijama, proizvodnji papira i drugim oblastima. HEC se dobija hemijskom modifikacijom celuloze, a njegova svojstva i upotreba su uglavnom određeni hidroksietil supstituentima na molekulama celuloze.

II. Proizvodni proces

Proizvodni proces HEC-a uglavnom uključuje sljedeće korake: eterifikaciju celuloze, pranje, dehidraciju, sušenje i mljevenje. Slijedi detaljan uvod u svaki korak:

Eterifikacija celuloze

Celuloza se prvo tretira alkalijom da bi se formirala alkalna celuloza (celulozna alkalija). Ovaj proces se obično provodi u reaktoru, koristeći rastvor natrijum hidroksida za tretiranje prirodne celuloze da bi se formirala alkalna celuloza. Hemijska reakcija je sljedeća:

Ćelija-OH+NaOH→Ćelija-O-Na+H2OĆelija-OH+NaOH→Ćelija-O-Na+H 2O

Zatim, alkalna celuloza reaguje sa etilen oksidom i formira hidroksietil celulozu. Reakcija se izvodi pod visokim pritiskom, obično 30-100°C, a specifična reakcija je sljedeća:

Ćelija-O-Na+CH2CH2O→Ćelija-O-CH2CH2OHCĆelija-O-Na+CH 2CH 2O→Ćelija-O-CH 2CH 2OH

Ova reakcija zahtijeva preciznu kontrolu temperature, pritiska i količine dodanog etilen oksida kako bi se osigurala ujednačenost i kvalitet proizvoda.

Pranje

Dobiveni sirovi HEC obično sadrži nereagovane alkalije, etilen oksid i druge nusproizvode, koje je potrebno ukloniti višestrukim ispiranjem vodom ili organskim rastvaračima. Tokom procesa ispiranja vodom potrebna je velika količina vode, a otpadne vode nakon ispiranja potrebno je prečistiti i ispustiti.

Dehidracija

Vlažni HEC nakon pranja treba dehidrirati, obično vakuumskom filtracijom ili centrifugalnim odvajanjem kako bi se smanjio sadržaj vlage.

Sušenje

Dehidrirani HEC se suši, obično sušenjem raspršivanjem ili brzim sušenjem. Temperatura i vrijeme moraju se strogo kontrolisati tokom procesa sušenja kako bi se izbjegla degradacija ili aglomeracija na visokim temperaturama.

Brušenje

Osušeni HEC blok treba samljeti i prosijati kako bi se postigla ujednačena raspodjela veličine čestica, te se na kraju formira praškasti ili granularni proizvod.

III. Karakteristike performansi

Topljivost u vodi

HEC ima dobru rastvorljivost u vodi i može se brzo rastvarati i u hladnoj i u vrućoj vodi, formirajući prozirnu ili prozirnu otopinu. Ovo svojstvo rastvorljivosti ga čini široko korištenim kao zgušnjivač i stabilizator u premazima i svakodnevnim hemijskim proizvodima.

Zagušćivanje

HEC pokazuje snažan efekat zgušnjavanja u vodenom rastvoru, a njegova viskoznost se povećava sa povećanjem molekularne težine. Ovo svojstvo zgušnjavanja omogućava mu da igra ulogu u zgušnjavanju, zadržavanju vode i poboljšanju građevinskih performansi premaza na bazi vode i građevinskih maltera.

Reologija

Vodeni rastvor HEC-a ima jedinstvena reološka svojstva, a njegova viskoznost se mijenja s promjenom brzine smicanja, pokazujući stanjivanje pri smicanju ili pseudoplastičnost. Ovo reološko svojstvo omogućava mu podešavanje fluidnosti i konstrukcijskih performansi u premazima i tekućinama za bušenje naftnih polja.

Emulgiranje i suspenzija

HEC ima dobra svojstva emulgiranja i suspenzije, što mu omogućava stabilizaciju suspendiranih čestica ili kapljica u disperzijskom sistemu kako bi se spriječila stratifikacija i sedimentacija. Stoga se HEC često koristi u proizvodima kao što su emulzijski premazi i suspenzije lijekova.

Biorazgradivost

HEC je prirodni derivat celuloze s dobrom biorazgradivošću, ne zagađuje okoliš i ispunjava zahtjeve zelene zaštite okoliša.

IV. Područja primjene

Premazi

U premazima na bazi vode, HEC se koristi kao zgušnjivač i stabilizator za poboljšanje fluidnosti, konstrukcijskih performansi i svojstava protiv slijeganja premaza.

Građevinarstvo

U građevinskim materijalima, HEC se koristi u malteru na bazi cementa i praškastom kitu za poboljšanje građevinskih performansi i zadržavanja vode.

Dnevne hemikalije

U deterdžentima, šamponima i pastama za zube, HEC se koristi kao zgušnjivač i stabilizator za poboljšanje osjećaja i stabilnosti proizvoda. 

Naftna polja

U tekućinama za bušenje i frakturiranje naftnih polja, HEC se koristi za podešavanje reoloških i suspenzijskih svojstava tekućina za bušenje i poboljšanje efikasnosti i sigurnosti bušenja.

Proizvodnja papira

U procesu proizvodnje papira, HEC se koristi za kontrolu fluidnosti pulpe i poboljšanje ujednačenosti i površinskih svojstava papira.

Hidroksietil celuloza (HEC) se široko koristi u mnogim industrijskim oblastima zbog svoje odlične rastvorljivosti u vodi, zgušnjavanja, reoloških svojstava, svojstava emulgiranja i suspenzije, kao i dobre biorazgradivosti. Njen proizvodni proces je relativno zreo. Kroz korake eterifikacije celuloze, pranja, dehidracije, sušenja i mljevenja, mogu se pripremiti HEC proizvodi sa stabilnim performansama i dobrim kvalitetom. U budućnosti, s poboljšanjem zahtjeva zaštite okoliša i napretkom tehnologije, izgledi za primjenu HEC-a će biti širi.