I. Úvod
Hydroxyethylcelulóza (HEC) je neiontový ve vodě rozpustný polymer široce používaný v extrakci ropy, nátěrech, stavebnictví, denních chemikáliích, výrobě papíru a dalších oblastech. HEC se získává chemickou modifikací celulózy a její vlastnosti a použití jsou určeny především hydroxyethylovými substituenty na molekulách celulózy.
II. Výrobní proces
Výrobní proces HEC zahrnuje hlavně následující kroky: etherifikaci celulózy, promývání, dehydrataci, sušení a mletí. Následuje podrobný úvod ke každému kroku:
Etherifikace celulózy
Celulóza se nejprve zpracuje alkálií za vzniku alkalické celulózy (celulózové alkálie). Tento proces se obvykle provádí v reaktoru, kde se přírodní celulóza zpracuje roztokem hydroxidu sodného za vzniku alkalické celulózy. Chemická reakce probíhá následovně:
Cell-OH+NaOH→Cell-O-Na+H2OCell-OH+NaOH→Cell-O-Na+H 2O
Poté alkalická celulóza reaguje s ethylenoxidem za vzniku hydroxyethylcelulózy. Reakce se provádí za vysokého tlaku, obvykle 30–100 °C, a specifická reakce je následující:
Cell-O-Na+CH2CH2O→Cell-O-CH2CH2OHCell-O-Na+CH 2CH 2O→Cell-O-CH 2CH 2OH
Tato reakce vyžaduje přesnou kontrolu teploty, tlaku a množství přidaného ethylenoxidu, aby byla zajištěna jednotnost a kvalita produktu.
Mytí
Výsledná surová HEC obvykle obsahuje nezreagované alkálie, ethylenoxid a další vedlejší produkty, které je třeba odstranit opakovaným promýváním vodou nebo organickými rozpouštědly. Během procesu promývání vodou je zapotřebí velké množství vody a odpadní vodu po promytí je třeba čistit a vypouštět.
Dehydratace
Vlhký HEC je po promytí nutné dehydratovat, obvykle vakuovou filtrací nebo odstředivou separací, aby se snížil obsah vlhkosti.
Sušení
Dehydratovaný HEC se suší, obvykle rozprašovacím sušením nebo bleskovým sušením. Během sušení musí být teplota a doba přísně kontrolovány, aby se zabránilo degradaci nebo aglomeraci při vysokých teplotách.
Broušení
Vysušený blok HEC je třeba rozemlít a prosít, aby se dosáhlo rovnoměrného rozdělení velikosti částic, a nakonec se vytvoří prášek nebo granulovaný produkt.
III. Výkonové charakteristiky
Rozpustnost ve vodě
HEC má dobrou rozpustnost ve vodě a může se rychle rozpustit ve studené i horké vodě za vzniku průhledného nebo průsvitného roztoku. Tato vlastnost rozpustnosti ho činí široce používaným jako zahušťovadlo a stabilizátor v nátěrech a běžných chemických produktech.
Zahušťování
HEC vykazuje ve vodném roztoku silný zahušťovací účinek a jeho viskozita se zvyšuje se zvyšující se molekulovou hmotností. Tato zahušťovací vlastnost mu umožňuje hrát roli v zahušťování, zadržování vody a zlepšování konstrukčních vlastností nátěrů na vodní bázi a stavebních malt.
Reologie
Vodný roztok HEC má jedinečné reologické vlastnosti a jeho viskozita se mění se změnou smykové rychlosti, což vykazuje smykové ztenčení nebo pseudoplasticitu. Tato reologická vlastnost mu umožňuje upravovat tekutost a konstrukční vlastnosti v nátěrech a vrtných kapalinách pro ropná pole.
Emulgace a suspenze
HEC má dobré emulgační a suspenzní vlastnosti, které dokáží stabilizovat suspendované částice nebo kapičky v disperzním systému a zabránit tak stratifikaci a sedimentaci. Proto se HEC často používá v produktech, jako jsou emulzní povlaky a suspenze léčiv.
Biologická rozložitelnost
HEC je přírodní derivát celulózy s dobrou biologickou odbouratelností, neznečišťuje životní prostředí a splňuje požadavky na ochranu životního prostředí.
IV. Oblasti použití
Nátěry
V nátěrových hmotách na vodní bázi se HEC používá jako zahušťovadlo a stabilizátor pro zlepšení tekutosti, konstrukčních vlastností a protiskluzových vlastností nátěrů.
Konstrukce
Ve stavebních materiálech se HEC používá v maltách na bázi cementu a tmelových práškech ke zlepšení konstrukčních vlastností a zadržování vody.
Denní chemikálie
V detergentech, šamponech a zubních pastách se HEC používá jako zahušťovadlo a stabilizátor pro zlepšení pocitu a stability produktu.
Ropná pole
V ropných vrtných a štěpných kapalinách se HEC používá k úpravě reologických a suspenzních vlastností vrtných kapalin a ke zlepšení účinnosti a bezpečnosti vrtání.
Výroba papíru
V procesu výroby papíru se HEC používá k řízení tekutosti buničiny a ke zlepšení rovnoměrnosti a povrchových vlastností papíru.
Hydroxyethylcelulóza (HEC) se široce používá v mnoha průmyslových oblastech díky své vynikající rozpustnosti ve vodě, zahušťovacím schopnostem, reologickým vlastnostem, emulgačním a suspenzním vlastnostem a také dobré biologické odbouratelnosti. Její výrobní proces je relativně vyspělý. Prostřednictvím kroků etherifikace celulózy, promývání, dehydratace, sušení a mletí lze připravit produkty HEC se stabilním výkonem a dobrou kvalitou. V budoucnu se zlepšením požadavků na ochranu životního prostředí a pokrokem v technologiích rozšíří aplikační vyhlídky HEC.
Čas zveřejnění: 2. července 2024