I. Wprowadzenie
Hydroksyetyloceluloza (HEC) to niejonowy rozpuszczalny w wodzie polimer szeroko stosowany w ekstrakcji ropy naftowej, powłokach, budownictwie, codziennych chemikaliach, papiernictwie i innych dziedzinach. HEC uzyskuje się poprzez chemiczną modyfikację celulozy, a jego właściwości i zastosowania są głównie określane przez podstawniki hydroksyetylowe na cząsteczkach celulozy.
II. Proces produkcji
Proces produkcji HEC obejmuje głównie następujące etapy: eteryfikacja celulozy, mycie, odwadnianie, suszenie i mielenie. Poniżej znajduje się szczegółowy wstęp do każdego etapu:
Eteryfikowanie celulozy
Celulozę najpierw traktuje się alkaliami, aby utworzyć alkalicelulozę (Cellulose Alkali). Proces ten zwykle przeprowadza się w reaktorze, stosując roztwór wodorotlenku sodu do obróbki naturalnej celulozy w celu utworzenia alkalicelulozy. Reakcja chemiczna przebiega następująco:
Cell-OH+NaOH → Cell-O-Na+H2OCell-OH+NaOH → Cell-O-Na+H 2O
Następnie alkaliceluloza reaguje z tlenkiem etylenu, tworząc hydroksyetylocelulozę. Reakcja jest przeprowadzana pod wysokim ciśnieniem, zwykle 30-100°C, a specyficzna reakcja jest następująca:
Komórka-O-Na+CH2CH2O → Komórka-O-CH2CH2OHCell-O-Na+CH 2CH 2O → Komórka-O-CH 2CH 2OH
Reakcja ta wymaga precyzyjnej kontroli temperatury, ciśnienia i ilości dodawanego tlenku etylenu w celu zapewnienia jednorodności i jakości produktu.
Mycie
Powstały surowy HEC zwykle zawiera niereagujące alkalia, tlenek etylenu i inne produkty uboczne, które należy usunąć poprzez wielokrotne płukanie wodą lub płukanie rozpuszczalnikiem organicznym. Podczas procesu płukania wodą wymagana jest duża ilość wody, a ścieki po płukaniu muszą zostać oczyszczone i odprowadzone.
Odwodnienie
Mokry HEC po umyciu należy odwodnić, zazwyczaj poprzez filtrację próżniową lub separację odśrodkową w celu zmniejszenia zawartości wilgoci.
Wysuszenie
Odwodniony HEC jest suszony, zazwyczaj przez suszenie rozpyłowe lub suszenie błyskawiczne. Temperatura i czas muszą być ściśle kontrolowane podczas procesu suszenia, aby uniknąć degradacji w wysokiej temperaturze lub aglomeracji.
Szlifowanie
Wysuszony blok HEC należy zmielić i przesiać, aby uzyskać jednorodny rozkład wielkości cząstek, a następnie uformować produkt w postaci proszku lub granulatu.
III. Charakterystyka wydajności
Rozpuszczalność w wodzie
HEC ma dobrą rozpuszczalność w wodzie i może szybko rozpuścić się zarówno w zimnej, jak i gorącej wodzie, tworząc przezroczysty lub półprzezroczysty roztwór. Ta właściwość rozpuszczalności sprawia, że jest szeroko stosowany jako zagęszczacz i stabilizator w powłokach i codziennych produktach chemicznych.
Zagęszczający
HEC wykazuje silne działanie zagęszczające w roztworze wodnym, a jego lepkość wzrasta wraz ze wzrostem masy cząsteczkowej. Ta właściwość zagęszczająca umożliwia mu odgrywanie roli w zagęszczaniu, zatrzymywaniu wody i poprawianiu wydajności konstrukcyjnej w powłokach na bazie wody i zaprawach budowlanych.
Reologia
Wodny roztwór HEC ma unikalne właściwości reologiczne, a jego lepkość zmienia się wraz ze zmianą szybkości ścinania, wykazując rozrzedzanie ścinaniem lub pseudoplastyczność. Ta właściwość reologiczna umożliwia dostosowanie płynności i wydajności konstrukcyjnej w powłokach i płynach wiertniczych do złóż ropy naftowej.
Emulgowanie i zawieszanie
HEC ma dobre właściwości emulgujące i zawieszające, które mogą stabilizować zawieszone cząstki lub krople w układzie dyspersyjnym, zapobiegając rozwarstwianiu i sedymentacji. Dlatego HEC jest często stosowany w produktach takich jak powłoki emulsyjne i zawiesiny leków.
Biodegradowalność
HEC jest naturalną pochodną celulozy, która charakteryzuje się dobrą biodegradowalnością, nie zanieczyszcza środowiska i spełnia wymogi zielonej ochrony środowiska.
IV. Obszary zastosowań
Powłoki
W powłokach na bazie wody HEC jest stosowany jako zagęszczacz i stabilizator poprawiający płynność, właściwości konstrukcyjne i właściwości zapobiegające osiadaniu powłok.
Budowa
W materiałach budowlanych HEC stosuje się w zaprawach cementowych i szpachlach w celu poprawy parametrów konstrukcyjnych i zatrzymywania wody.
Codzienne chemikalia
W detergentach, szamponach i pastach do zębów HEC jest stosowany jako zagęszczacz i stabilizator w celu poprawy konsystencji i stabilności produktu.
Pola naftowe
W płynach wiertniczych i szczelinujących stosowanych na polach naftowych HEC stosuje się w celu dostosowania właściwości reologicznych i zawiesinowych płynów wiertniczych oraz zwiększenia wydajności i bezpieczeństwa wiercenia.
Produkcja papieru
W procesie produkcji papieru HEC stosuje się w celu kontrolowania płynności masy papierniczej oraz poprawy jednorodności i właściwości powierzchni papieru.
Hydroksyetyloceluloza (HEC) jest szeroko stosowana w wielu dziedzinach przemysłu ze względu na doskonałą rozpuszczalność w wodzie, zagęszczanie, właściwości reologiczne, właściwości emulgujące i zawieszające, a także dobrą biodegradowalność. Jej proces produkcyjny jest stosunkowo dojrzały. Poprzez etapy eteryfikacji celulozy, mycia, odwadniania, suszenia i mielenia można przygotować produkty HEC o stabilnej wydajności i dobrej jakości. W przyszłości, wraz z poprawą wymagań ochrony środowiska i rozwojem technologii, perspektywy zastosowania HEC będą szersze.
Czas publikacji: 02-07-2024