I. Introducció
La hidroxietilcel·lulosa (HEC) és un polímer no iònic soluble en aigua àmpliament utilitzat en l'extracció de petroli, recobriments, construcció, productes químics d'ús diari, fabricació de paper i altres camps. La HEC s'obté mitjançant la modificació química de la cel·lulosa, i les seves propietats i usos estan determinats principalment pels substituents hidroxietil de les molècules de cel·lulosa.
II. Procés de producció
El procés de producció de HEC inclou principalment els passos següents: eterificació de cel·lulosa, rentat, deshidratació, assecat i mòlta. A continuació es presenta una introducció detallada a cada pas:
Eterificació de cel·lulosa
La cel·lulosa es tracta primer amb àlcali per formar cel·lulosa alcalina (cel·lulosa alcalina). Aquest procés es duu a terme normalment en un reactor, utilitzant una solució d'hidròxid de sodi per tractar la cel·lulosa natural per formar cel·lulosa alcalina. La reacció química és la següent:
Cèl·lula-OH+NaOH→Cèl·lula-O-Na+H2OCell-OH+NaOH→Cèl·lula-O-Na+H 2O
Aleshores, la cel·lulosa alcalina reacciona amb l'òxid d'etilè per formar hidroxietilcel·lulosa. La reacció es duu a terme a alta pressió, normalment de 30 a 100 °C, i la reacció específica és la següent:
Cèl·lula-O-Na+CH2CH2O→Cèl·lula-O-CH2CH2OHCèl·lula-O-Na+CH 2CH 2O→Cèl·lula-O-CH 2CH 2OH
Aquesta reacció requereix un control precís de la temperatura, la pressió i la quantitat d'òxid d'etilè afegit per garantir la uniformitat i la qualitat del producte.
Rentat
L'HEC cru resultant sol contenir àlcali sense reaccionar, òxid d'etilè i altres subproductes, que s'han d'eliminar mitjançant múltiples rentats amb aigua o rentats amb dissolvents orgànics. Es requereix una gran quantitat d'aigua durant el procés de rentat amb aigua i les aigües residuals després del rentat s'han de tractar i descarregar.
Deshidratació
L'HEC humit després del rentat s'ha de deshidratar, generalment mitjançant filtració al buit o separació centrífuga per reduir el contingut d'humitat.
Assecat
L'HEC deshidratat s'asseca, generalment mitjançant assecat per polvorització o assecat ràpid. La temperatura i el temps s'han de controlar estrictament durant el procés d'assecat per evitar la degradació o l'aglomeració a altes temperatures.
Mòlta
El bloc HEC assecat s'ha de moldre i tamisar per aconseguir una distribució uniforme de la mida de les partícules i, finalment, formar un producte en pols o granular.
III. Característiques de rendiment
Solubilitat en aigua
L'HEC té una bona solubilitat en aigua i es pot dissoldre ràpidament tant en aigua freda com calenta per formar una solució transparent o translúcida. Aquesta propietat de solubilitat fa que s'utilitzi àmpliament com a espessidor i estabilitzador en recobriments i productes químics diaris.
Engruiximent
L'HEC mostra un fort efecte espessidor en solució aquosa, i la seva viscositat augmenta amb l'augment del pes molecular. Aquesta propietat espessidora li permet tenir un paper en l'espessiment, la retenció d'aigua i la millora del rendiment de la construcció en recobriments a base d'aigua i morters de construcció.
Reologia
La solució aquosa d'HEC té propietats reològiques úniques, i la seva viscositat canvia amb el canvi de la velocitat de cisallament, mostrant un aprimament per cisallament o pseudoplasticitat. Aquesta propietat reològica li permet ajustar la fluïdesa i el rendiment de construcció en recobriments i fluids de perforació de jaciments petrolífers.
Emulsificació i suspensió
L'HEC té bones propietats d'emulsificació i suspensió, que poden estabilitzar les partícules o gotes suspeses en el sistema de dispersió per evitar l'estratificació i la sedimentació. Per tant, l'HEC s'utilitza sovint en productes com ara recobriments d'emulsió i suspensions de fàrmacs.
Biodegradabilitat
L'HEC és un derivat de cel·lulosa natural amb bona biodegradabilitat, sense contaminació per al medi ambient i que compleix els requisits de protecció ambiental ecològica.
IV. Camps d'aplicació
Recobriments
En els recobriments a base d'aigua, l'HEC s'utilitza com a espessidor i estabilitzador per millorar la fluïdesa, el rendiment de la construcció i les propietats anti-enfonsament dels recobriments.
Construcció
En materials de construcció, l'HEC s'utilitza en morters a base de ciment i massilla en pols per millorar el rendiment de la construcció i la retenció d'aigua.
Productes químics diaris
En detergents, xampús i pastes de dents, l'HEC s'utilitza com a espessidor i estabilitzador per millorar el tacte i l'estabilitat del producte.
Camps petrolífers
En els fluids de perforació i fracturació de jaciments petrolífers, l'HEC s'utilitza per ajustar la reologia i les propietats de suspensió dels fluids de perforació i millorar l'eficiència i la seguretat de la perforació.
Fabricació de paper
En el procés de fabricació de paper, la HEC s'utilitza per controlar la fluïdesa de la polpa i millorar la uniformitat i les propietats superficials del paper.
La hidroxietilcel·lulosa (HEC) s'ha utilitzat àmpliament en molts camps industrials a causa de la seva excel·lent solubilitat en aigua, espessiment, propietats reològiques, propietats d'emulsificació i suspensió, així com una bona biodegradabilitat. El seu procés de producció és relativament madur. A través dels passos d'eterificació de la cel·lulosa, rentat, deshidratació, assecat i mòlta, es poden preparar productes HEC amb un rendiment estable i bona qualitat. En el futur, amb la millora dels requisits de protecció ambiental i l'avanç de la tecnologia, les perspectives d'aplicació de la HEC seran més àmplies.
Data de publicació: 02-07-2024