I. Uvod
Hidroksietil celuloza (HEC) je neionski polimer topljiv u vodi koji se široko koristi u ekstrakciji nafte, premazima, građevinarstvu, svakodnevnim kemikalijama, proizvodnji papira i drugim područjima. HEC se dobiva kemijskom modifikacijom celuloze, a njegova svojstva i upotreba uglavnom su određeni hidroksietilnim 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 lužinom kako bi se formirala alkalna celuloza (celulozna lužina). Ovaj se proces obično provodi u reaktoru, koristeći otopinu natrijevog hidroksida za obradu prirodne celuloze kako bi se formirala alkalna celuloza. Kemijska reakcija je sljedeća:
Cell-OH+NaOH→Cell-O-Na+H2OCell-OH+NaOH→Cell-O-Na+H 2O
Zatim, alkalna celuloza reagira s etilen oksidom i tvori hidroksietil celulozu. Reakcija se provodi pod visokim tlakom, obično 30-100°C, a specifična reakcija je sljedeća:
Cell-O-Na+CH2CH2O→Cell-O-CH2CH2OHCell-O-Na+CH 2CH 2O→Cell-O-CH 2CH 2OH
Ova reakcija zahtijeva preciznu kontrolu temperature, tlaka i količine dodanog etilen oksida kako bi se osigurala ujednačenost i kvaliteta proizvoda.
Pranje
Dobiveni sirovi HEC obično sadrži nereagirane lužine, etilen oksid i druge nusproizvode, koje je potrebno ukloniti višestrukim ispiranjem vodom ili organskim otopinama. Tijekom procesa ispiranja vodom potrebna je velika količina vode, a otpadne vode nakon ispiranja potrebno je pročistiti i ispustiti.
Dehidracija
Vlažni HEC nakon pranja potrebno je 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 kontrolirati tijekom procesa sušenja kako bi se izbjegla degradacija ili aglomeracija pri visokim temperaturama.
Mljevenje
Osušeni HEC blok treba samljeti i prosijati kako bi se postigla ujednačena raspodjela veličine čestica, te se konačno formira praškasti ili granulirani proizvod.
III. Karakteristike performansi
Topljivost u vodi
HEC ima dobru topljivost u vodi i može se brzo otopiti i u hladnoj i u vrućoj vodi, formirajući prozirnu ili prozirnu otopinu. Zbog ovog svojstva topljivosti široko se koristi kao zgušnjivač i stabilizator u premazima i svakodnevnim kemijskim proizvodima.
Zadebljanje
HEC pokazuje snažan učinak zgušnjavanja u vodenoj otopini, a njegova viskoznost raste s povećanjem molekularne težine. Ovo svojstvo zgušnjavanja omogućuje mu da igra ulogu u zgušnjavanju, zadržavanju vode i poboljšanju građevinskih performansi premaza na bazi vode i građevinskih mortova.
Reologija
Vodena otopina HEC-a ima jedinstvena reološka svojstva, a njezina viskoznost se mijenja s promjenom brzine smicanja, pokazujući stanjivanje smicanjem ili pseudoplastičnost. Ovo reološko svojstvo omogućuje mu podešavanje fluidnosti i konstrukcijskih performansi u premazima i tekućinama za bušenje naftnih polja.
Emulgiranje i suspenzija
HEC ima dobra emulgacijska i suspenzijska svojstva, koja mogu stabilizirati suspendirane čestice ili kapljice u disperzijskom sustavu 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 mortu na bazi cementa i praškastom kitu za poboljšanje građevinskih performansi i zadržavanja vode.
Dnevne kemikalije
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 te poboljšanje učinkovitosti i sigurnosti bušenja.
Izrada 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 područjima zbog svoje izvrsne topljivosti u vodi, zgušnjavanja, reoloških svojstava, svojstava emulgiranja i suspenzije, kao i dobre biorazgradivosti. Njen proizvodni proces je relativno zreo. Koracima eterifikacije celuloze, pranja, dehidracije, sušenja i mljevenja mogu se pripremiti HEC proizvodi stabilnih performansi i dobre kvalitete. U budućnosti, s poboljšanjem zahtjeva zaštite okoliša i napretkom tehnologije, izgledi za primjenu HEC-a bit će širi.
Vrijeme objave: 02.07.2024.