I. Įvadas
Hidroksietilceliuliozė (HEC) yra nejoninis vandenyje tirpus polimeras, plačiai naudojamas naftos gavyboje, dangose, statybose, kasdienėse chemijos prekėse, popieriaus gamyboje ir kitose srityse. HEC gaunama chemiškai modifikuojant celiuliozę, o jos savybes ir panaudojimą daugiausia lemia hidroksietilo pakaitai celiuliozės molekulėse.
II. Gamybos procesas
HEC gamybos procesas daugiausia apima šiuos etapus: celiuliozės eterifikavimą, plovimą, dehidrataciją, džiovinimą ir malimą. Toliau pateikiamas išsamus kiekvieno etapo pristatymas:
Celiuliozės eterifikavimas
Celiuliozė pirmiausia apdorojama šarmu, kad susidarytų šarminė celiuliozė (celiuliozės šarmas). Šis procesas paprastai atliekamas reaktoriuje, naudojant natrio hidroksido tirpalą natūraliai celiuliozei apdorojant, kad susidarytų šarminė celiuliozė. Cheminė reakcija yra tokia:
Ląstelė-OH+NaOH→ląstelė-O-Na+H2OCląstelė-OH+NaOH→ląstelė-O-Na+H2O
Tada šarminė celiuliozė reaguoja su etileno oksidu ir sudaro hidroksietilceliuliozę. Reakcija vykdoma esant aukštam slėgiui, paprastai 30–100 °C temperatūroje, o specifinė reakcija yra tokia:
Ląstelė-O-Na+CH2CH2O → Ląstelė-O-CH2CH2OHLąstelė-O-Na+CH 2CH 2O → Ląstelė-O-CH 2CH 2OH
Šiai reakcijai reikia tiksliai kontroliuoti temperatūrą, slėgį ir pridedamo etileno oksido kiekį, kad būtų užtikrintas produkto vienodumas ir kokybė.
Skalbimas
Gautas neapdorotas HEC paprastai turi nesureagavusių šarmų, etileno oksido ir kitų šalutinių produktų, kuriuos reikia pašalinti daugkartiniais plovimais vandeniu arba organiniais tirpikliais. Vandens plovimo procesui reikia didelio vandens kiekio, o po plovimo susidariusios nuotekos turi būti valomos ir išleidžiamos.
Dehidratacija
Šlapias HEC po plovimo turi būti dehidratuotas, paprastai vakuuminiu filtravimu arba išcentriniu separavimu, kad sumažėtų drėgmės kiekis.
Džiovinimas
Dehidratuotas HEC džiovinamas, dažniausiai purškiant arba staigiai džiovinant. Džiovinimo proceso metu temperatūra ir laikas turi būti griežtai kontroliuojami, kad būtų išvengta skaidymosi ar aglomeracijos dėl aukštos temperatūros.
Šlifavimas
Džiovintą HEC bloką reikia sumalti ir sijoti, kad dalelių dydis pasiskirstytų vienodai, ir galiausiai susidarytų miltelių arba granuliuotas produktas.
III. Veikimo charakteristikos
Tirpumas vandenyje
HEC gerai tirpsta vandenyje ir gali greitai ištirpti tiek šaltame, tiek karštame vandenyje, sudarydamas skaidrų arba permatomą tirpalą. Dėl šios tirpumo savybės jis plačiai naudojamas kaip tirštiklis ir stabilizatorius dangose ir kasdieniuose chemijos produktuose.
Tirštėjimas
HEC vandeniniame tirpale pasižymi stipriu tirštėjimo efektu, o jo klampumas didėja didėjant molekulinei masei. Ši tirštinimo savybė leidžia jam atlikti tam tikrą vaidmenį tirštinant, sulaikant vandenį ir gerinant konstrukcines savybes vandens pagrindo dangose ir statybiniuose skiediniuose.
Reologija
HEC vandeninis tirpalas pasižymi unikaliomis reologinėmis savybėmis, o jo klampumas kinta kartu su šlyties greičiu, parodydamas šlyties retėjimą arba pseudoplastiškumą. Ši reologinė savybė leidžia reguliuoti dangų ir naftos telkinių gręžimo skysčių takumą ir konstrukcijos charakteristikas.
Emulsinimas ir suspensija
HEC pasižymi geromis emulsinimo ir suspensijos savybėmis, kurios gali stabilizuoti suspenduotas daleles ar lašelius dispersinėje sistemoje, kad būtų išvengta stratifikacijos ir nusėdimo. Todėl HEC dažnai naudojamas tokiuose produktuose kaip emulsinės dangos ir vaistų suspensijos.
Biologinis skaidomumas
HEC yra natūralus celiuliozės darinys, pasižymintis geru biologiniu skaidumu, neteršiantis aplinkos ir atitinkantis ekologiškos aplinkos apsaugos reikalavimus.
IV. Taikymo sritys
Dangos
Vandens pagrindo dangose HEC naudojamas kaip tirštiklis ir stabilizatorius, siekiant pagerinti dangų sklandumą, konstrukcines savybes ir atsparumą įdubimui.
Statyba
Statybinėse medžiagose HEC naudojamas cemento pagrindo skiedinyje ir glaisto milteliuose, siekiant pagerinti konstrukcijos eksploatacines savybes ir vandens sulaikymą.
Dienos chemikalai
Plovikliuose, šampūnuose ir dantų pastose HEC naudojamas kaip tirštiklis ir stabilizatorius, siekiant pagerinti produkto pojūtį ir stabilumą.
Naftos telkiniai
Naftos telkinių gręžimo ir hidraulinio ardymo skysčiuose HEC naudojamas gręžimo skysčių reologinėms ir suspensijos savybėms reguliuoti bei gręžimo efektyvumui ir saugai pagerinti.
Popieriaus gamyba
Popieriaus gamybos procese HEC naudojamas celiuliozės takumui kontroliuoti ir popieriaus vienodumui bei paviršiaus savybėms pagerinti.
Hidroksietilceliuliozė (HEC) dėl puikaus tirpumo vandenyje, tirštėjimo, reologinių savybių, emulsinimo ir suspensijos savybių, taip pat gero biologinio skaidumo plačiai naudojama daugelyje pramonės sričių. Jos gamybos procesas yra gana brandus. Celiuliozės eterinimo, plovimo, dehidratacijos, džiovinimo ir malimo etapais galima paruošti stabilių savybių ir geros kokybės HEC produktus. Ateityje, gerinant aplinkos apsaugos reikalavimus ir technologijoms tobulėjant, HEC taikymo perspektyvos bus platesnės.
Įrašo laikas: 2024 m. liepos 2 d.