I. Inleiding
Hydroxyethylcellulose (HEC) is een niet-ionisch, wateroplosbaar polymeer dat veelvuldig wordt gebruikt in olie-extractie, coatings, de bouw, huishoudelijke chemicaliën, papierproductie en andere sectoren. HEC wordt verkregen door chemische modificatie van cellulose, en de eigenschappen en toepassingen ervan worden voornamelijk bepaald door de hydroxyethylsubstituenten op de cellulosemoleculen.
II. Productieproces
Het productieproces van HEC omvat hoofdzakelijk de volgende stappen: cellulose-etherificatie, wassen, dehydratatie, drogen en malen. Hieronder volgt een gedetailleerde beschrijving van elke stap:
Cellulose-etherificatie
Cellulose wordt eerst behandeld met alkali om alkalicellulose (cellulose-alkali) te vormen. Dit proces wordt meestal uitgevoerd in een reactor, waarbij een natriumhydroxideoplossing wordt gebruikt om natuurlijke cellulose te behandelen en alkalicellulose te vormen. De chemische reactie is als volgt:
Cel-OH+NaOH → Cel-O-Na+H2OCel-OH+NaOH → Cel-O-Na+H 2O
Vervolgens reageert alkalicellulose met ethyleenoxide tot hydroxyethylcellulose. De reactie vindt plaats onder hoge druk, meestal bij 30-100 °C, en de specifieke reactie is als volgt:
Cel-O-Na+CH2CH2O → Cel-O-CH2CH2OHCel-O-Na+CH 2CH 2O → Cel-O-CH 2CH 2OH
Deze reactie vereist nauwkeurige controle van temperatuur, druk en de hoeveelheid toegevoegde ethyleenoxide om de uniformiteit en kwaliteit van het product te garanderen.
Wassen
Het resulterende ruwe HEC bevat doorgaans niet-gereageerde alkali, ethyleenoxide en andere bijproducten, die moeten worden verwijderd door middel van meerdere wasbeurten met water of organische oplosmiddelen. Tijdens het waterwasproces is een grote hoeveelheid water nodig en het afvalwater na het wassen moet worden behandeld en geloosd.
Uitdroging
Na het wassen moet het natte HEC-materiaal worden ontwaterd, meestal door middel van vacuümfiltratie of centrifugale scheiding, om het vochtgehalte te verlagen.
Drogen
Het gedehydrateerde HEC wordt gedroogd, meestal door middel van sproeidrogen of flitsdrogen. De temperatuur en de droogtijd moeten tijdens het droogproces nauwlettend worden gecontroleerd om afbraak door hoge temperaturen of agglomeratie te voorkomen.
Slijpen
Het gedroogde HEC-blok moet worden vermalen en gezeefd om een uniforme deeltjesgrootteverdeling te verkrijgen, waarna er uiteindelijk een poeder of korrelig product van wordt gemaakt.
III. Prestatiekenmerken
Oplosbaarheid in water
HEC heeft een goede wateroplosbaarheid en lost snel op in zowel koud als warm water, waarbij een transparante of doorschijnende oplossing ontstaat. Dankzij deze oplosbaarheidseigenschap wordt het veel gebruikt als verdikkingsmiddel en stabilisator in coatings en alledaagse chemische producten.
Verdikking
HEC vertoont een sterk verdikkend effect in waterige oplossing, en de viscositeit neemt toe met het toenemende molecuulgewicht. Deze verdikkende eigenschap maakt het geschikt voor verdikking, waterretentie en verbetering van de constructieprestaties in watergedragen coatings en bouwmortels.
Reologie
De waterige HEC-oplossing heeft unieke reologische eigenschappen; de viscositeit verandert met de schuifsnelheid, wat duidt op schuifverdunning of pseudoplasticiteit. Deze reologische eigenschap maakt het mogelijk om de vloeibaarheid en de verwerkingseigenschappen van coatings en boorvloeistoffen voor de olie- en gasindustrie aan te passen.
Emulgering en suspensie
HEC heeft goede emulgerende en suspenderende eigenschappen, waardoor het zwevende deeltjes of druppels in het dispersiesysteem kan stabiliseren en stratificatie en sedimentatie kan voorkomen. Daarom wordt HEC vaak gebruikt in producten zoals emulsiecoatings en geneesmiddelensuspensies.
Biologische afbreekbaarheid
HEC is een natuurlijk cellulose-derivaat met goede biologische afbreekbaarheid, is niet vervuilend voor het milieu en voldoet aan de eisen van groene milieubescherming.
IV. Toepassingsgebieden
Coatings
In coatings op waterbasis wordt HEC gebruikt als verdikkingsmiddel en stabilisator om de vloeibaarheid, de verwerkingseigenschappen en de anti-doorzakeigenschappen van de coatings te verbeteren.
Bouw
In bouwmaterialen wordt HEC gebruikt in cementgebonden mortel en plamuurpoeder om de bouwprestaties en het waterbergend vermogen te verbeteren.
Dagelijkse chemicaliën
In wasmiddelen, shampoos en tandpasta's wordt HEC gebruikt als verdikkingsmiddel en stabilisator om de textuur en stabiliteit van het product te verbeteren.
Olievelden
In boor- en frackingvloeistoffen voor olievelden wordt HEC gebruikt om de reologie en suspensie-eigenschappen van boorvloeistoffen aan te passen en de boorefficiëntie en -veiligheid te verbeteren.
Papierproductie
Bij de papierproductie wordt HEC gebruikt om de vloeibaarheid van de pulp te reguleren en de uniformiteit en oppervlakte-eigenschappen van het papier te verbeteren.
Hydroxyethylcellulose (HEC) wordt vanwege zijn uitstekende wateroplosbaarheid, verdikkings- en reologische eigenschappen, emulgerende en suspenderende eigenschappen, en goede biologische afbreekbaarheid, veelvuldig gebruikt in diverse industriële sectoren. Het productieproces is relatief volwassen. Door middel van cellulose-etherificatie, wassen, dehydratatie, drogen en malen kunnen HEC-producten met stabiele prestaties en een goede kwaliteit worden geproduceerd. In de toekomst zullen de toepassingsmogelijkheden van HEC, met de toenemende eisen op het gebied van milieubescherming en de technologische vooruitgang, verder worden uitgebreid.
Geplaatst op: 2 juli 2024