Solução completa para a indústria de éter de celulose

O éter de celulose (CelluloseEther) é produzido a partir da celulose por meio da reação de eterificação com um ou mais agentes eterificantes e moagem a seco. De acordo com as diferentes estruturas químicas dos substituintes éter, os éteres de celulose podem ser divididos em éteres aniônicos, catiônicos e não iônicos. Os éteres de celulose iônicos incluem principalmente o éter de carboximetilcelulose (CMC); os éteres de celulose não iônicos incluem principalmente o éter de metilcelulose (MC), o éter de hidroxipropilmetilcelulose (HPMC) e o éter de hidroxietilcelulose. Outros exemplos incluem o éter clorado (HC). Os éteres não iônicos são divididos em éteres solúveis em água e éteres solúveis em óleo, sendo os éteres não iônicos solúveis em água os mais utilizados em argamassas. Na presença de íons de cálcio, o éter de celulose iônico torna-se instável, sendo, portanto, raramente utilizado em argamassas secas que utilizam cimento, cal hidratada, etc., como materiais cimentícios. Os éteres de celulose não iônicos solúveis em água são amplamente utilizados na indústria de materiais de construção devido à sua estabilidade em suspensão e capacidade de retenção de água.

1. Propriedades químicas do éter de celulose

Cada éter de celulose possui a estrutura básica da celulose — estrutura de anidroglicose. No processo de produção do éter de celulose, a fibra de celulose é primeiro aquecida em uma solução alcalina e, em seguida, tratada com um agente eterificante. O produto da reação fibrosa é purificado e pulverizado para formar um pó uniforme com determinada finura.

No processo de produção de MC, apenas o cloreto de metila é utilizado como agente de eterificação; além do cloreto de metila, o óxido de propileno também é utilizado para obter grupos substituintes hidroxipropil na produção de HPMC. Diferentes éteres de celulose apresentam diferentes proporções de substituição de metil e hidroxipropil, o que afeta a compatibilidade orgânica e a temperatura de gelificação térmica das soluções de éter de celulose.

2. Cenários de aplicação do éter de celulose

O éter de celulose é um polímero semissintético não iônico, solúvel em água e em solventes. Apresenta diferentes aplicações em diversas indústrias. Por exemplo, na indústria química de materiais de construção, possui as seguintes propriedades:

① Agente de retenção de água ② Espessante ③ Propriedade niveladora ④ Propriedade formadora de película ⑤ Aglutinante

Na indústria do policloreto de vinila, é utilizado como emulsificante e dispersante; na indústria farmacêutica, como aglutinante e material de liberação lenta e controlada, entre outras aplicações. Devido à sua versatilidade, a celulose possui um vasto campo de atuação. A seguir, abordaremos o uso e a função do éter de celulose em diversos materiais de construção.

(1) Em tinta látex:

Na indústria de tintas látex, para a escolha da hidroxietilcelulose, a especificação geral de viscosidade equivalente é RT30000-50000 cps, que corresponde à especificação do HBR250, e a dosagem de referência é geralmente de cerca de 1,5‰-2‰. A principal função da hidroxietilcelulose na tinta látex é espessante, prevenir a gelificação do pigmento, auxiliar na dispersão do pigmento, na estabilidade do látex e aumentar a viscosidade dos componentes, o que contribui para o desempenho de nivelamento da aplicação. A hidroxietilcelulose é mais conveniente de usar. Ela pode ser dissolvida em água fria e quente e não é afetada pelo valor do pH. Pode ser usada com segurança quando o valor do índice de polidispersão (IP) estiver entre 2 e 12. Os métodos de uso são os seguintes: I. Adição direta na produção: Para este método, deve-se selecionar a hidroxietilcelulose do tipo retardante, e a hidroxietilcelulose com tempo de dissolução superior a 30 minutos é a ideal. Os passos são os seguintes: ① Coloque em um recipiente equipado com um agitador de alta velocidade. Adicione água pura em quantidade suficiente. ② Comece a agitar continuamente em baixa velocidade e, ao mesmo tempo, adicione o hidroxietil à solução de maneira uniforme. ③ Continue agitando até que todos os materiais granulares estejam imersos. ④ Adicione outros aditivos e aditivos alcalinos, etc. ⑤ Agite até que toda a base de hidroxietil esteja completamente dissolvida, em seguida, adicione os outros componentes da fórmula e triture até obter o produto final. II. Preparação da solução-mãe para uso posterior: Este método permite o uso de celulose instantânea, que possui efeito antimofo. A vantagem deste método é a maior flexibilidade, podendo ser adicionado diretamente à tinta látex. O método de preparação é o mesmo dos passos ①-④. III. Preparação da pasta para uso posterior: Como os solventes orgânicos são fracos solventes (insolúveis) para o hidroxietil, esses solventes podem ser usados ​​para preparar a pasta. Os solventes orgânicos mais comumente usados ​​são líquidos orgânicos presentes em formulações de tinta látex, como etilenoglicol, propilenoglicol e agentes formadores de película (como o acetato de butila de dietilenoglicol). A hidroxietilcelulose em pó pode ser adicionada diretamente à tinta. Continue mexendo até dissolver completamente.

(2) Em massa de vidraceiro para raspagem de paredes:

Atualmente, na maioria das cidades do meu país, a massa corrida ecológica, resistente à água e à abrasão, é bastante valorizada. Ela é produzida pela reação de acetilação entre álcool vinílico e formaldeído. Por isso, esse material está sendo gradualmente eliminado, sendo substituído por produtos da série éter de celulose. Ou seja, para o desenvolvimento de materiais de construção ecológicos, a celulose é atualmente o único material viável. A massa corrida resistente à água se divide em dois tipos: massa em pó e massa em pasta. Entre esses dois tipos, deve-se optar por metilcelulose modificada e hidroxipropilmetilcelulose. A viscosidade geralmente varia entre 30.000 e 60.000 cps. As principais funções da celulose na massa corrida são a retenção de água, a ligação e a lubrificação. Como as fórmulas da massa corrida variam entre os fabricantes (algumas contêm cálcio cinza, cálcio claro, cimento branco, etc., enquanto outras contêm gesso em pó, cálcio cinza, cálcio claro, etc.), as especificações, a viscosidade e a penetração da celulose nas duas fórmulas também diferem. A quantidade adicionada é de cerca de 2‰ a 3‰. Na construção de massa corrida para paredes, como a superfície base da parede possui um certo grau de absorção de água (a taxa de absorção de água da parede de tijolo é de 13% e a do concreto é de 3 a 5%), juntamente com a evaporação do ambiente externo, se a massa perder água muito rapidamente, isso levará a rachaduras ou desprendimento do pó, o que enfraquecerá a resistência da massa. Portanto, a adição de éter celulósico resolve esse problema. Mas a qualidade do material de enchimento, especialmente a qualidade do celulose, também é extremamente importante. Devido à alta viscosidade da celulose, a flutuabilidade da massa também é aumentada e o fenômeno de escorrimento durante a aplicação é evitado, além de tornar o processo mais confortável e economizar mão de obra após a raspagem. É mais conveniente adicionar éter celulósico à massa em pó. Sua produção e uso são mais convenientes. O material de enchimento e os aditivos podem ser misturados uniformemente no pó seco.

(3) Argamassa de concreto:

Em argamassa de concreto, para atingir a resistência máxima, o cimento deve estar totalmente hidratado. Principalmente em construções de verão, a argamassa perde água muito rapidamente, e medidas para manter a hidratação completa, como a aspersão de água, representam um desperdício de recursos e são inconvenientes de operação. O problema principal é que a água permanece apenas na superfície, e a hidratação interna ainda está incompleta. Portanto, a solução para esse problema é adicionar oito agentes retentores de água à argamassa de concreto. Geralmente, escolhe-se hidroxipropilmetilcelulose ou metilcelulose, com viscosidade entre 20.000 e 60.000 cps, e a quantidade adicionada é de 2% a 3%. Isso pode aumentar a taxa de retenção de água para mais de 85%. O método de aplicação na argamassa de concreto consiste em misturar o pó seco uniformemente e adicioná-lo à água.

(4) Em gesso para reboco, gesso colado, gesso para calafetagem:

Com o rápido desenvolvimento da indústria da construção civil, a demanda por novos materiais de construção também aumenta a cada dia. Devido à crescente conscientização ambiental e à busca contínua pela eficiência na construção, os produtos de gesso cimentício têm se desenvolvido rapidamente. Atualmente, os produtos de gesso mais comuns são o gesso para reboco, o gesso adesivo, o gesso para embutir e a argamassa colante. O gesso para reboco é um material de alta qualidade para revestimento de paredes e tetos internos. A superfície da parede revestida com ele fica fina e lisa. A argamassa colante para placas de gesso é um material adesivo feito de gesso como base e diversos aditivos. É adequada para a colagem entre diversos materiais inorgânicos de construção. É atóxica, inodora, possui alta resistência inicial, secagem rápida e forte aderência, sendo um material de suporte para placas e blocos de construção. A argamassa colante de gesso é utilizada para preencher frestas entre placas de gesso e para reparos em paredes e rachaduras. Esses produtos de gesso possuem uma série de funções diferentes. Além do papel do gesso e dos materiais de enchimento relacionados, a questão fundamental reside no papel preponderante dos aditivos de éter de celulose. Como o gesso se divide em gesso anidro e gesso hemi-hidratado, cada tipo de gesso apresenta efeitos distintos no desempenho do produto. Assim, o espessamento, a retenção de água e o retardamento da pega determinam a qualidade dos materiais de construção à base de gesso. O problema comum desses materiais é a formação de vazios e fissuras, além da incapacidade de atingir a resistência inicial. Para solucionar esse problema, é necessário escolher o tipo de celulose e o método de utilização do retardador. Nesse sentido, geralmente se seleciona o metil ou hidroxipropilmetil 30.000-60.000 cps, com uma quantidade de adição de 1,5% a 2%. Dentre eles, a celulose concentra-se na retenção de água e no retardamento da pega. No entanto, não é possível confiar apenas no éter de celulose como retardador, sendo necessário adicionar um retardador de ácido cítrico à mistura para uso sem afetar a resistência inicial. A retenção de água geralmente se refere à quantidade de água que será perdida naturalmente sem absorção externa. Se a parede estiver muito seca, a absorção de água e a evaporação natural na superfície da base farão com que o material perca água muito rapidamente, podendo causar o aparecimento de cavidades e rachaduras. Este método de uso é misturado com o pó seco. Se você for preparar uma solução, consulte o método de preparação da solução.

(5) Argamassa de isolamento térmico

A argamassa isolante é um novo tipo de material isolante para paredes internas na região norte. Trata-se de um material de parede composto por material isolante, argamassa e aglomerante. Nesse material, a celulose desempenha um papel fundamental na ligação e no aumento da resistência. Geralmente, utiliza-se metilcelulose com alta viscosidade (cerca de 10.000 eps), a dosagem geralmente varia entre 2‰ e 3‰, e o método de aplicação é a mistura do pó seco.

(6) agente de interface

Escolha HPNC 20000cps para o agente de interface, 60000cps ou mais para o adesivo cerâmico e priorize o espessante no agente de interface, que pode melhorar a resistência à tração e à deformação plástica. Utilize-o como agente retentor de água na colagem de azulejos para evitar que eles desidratem muito rapidamente e se desprendam.

3. Situação da cadeia produtiva

(1) Indústria a montante

As principais matérias-primas necessárias para a produção de éter de celulose incluem algodão refinado (ou polpa de madeira) e alguns solventes químicos comuns, como óxido de propileno, cloreto de metila, soda cáustica líquida, soda cáustica, óxido de etileno, tolueno e outros materiais auxiliares. As empresas que atuam na indústria de beneficiamento de algodão, de produção de polpa de madeira e algumas empresas químicas. As flutuações de preço das principais matérias-primas mencionadas acima terão impactos variáveis ​​no custo de produção e no preço de venda do éter de celulose.

O custo do algodão refinado é relativamente alto. Tomando como exemplo o éter de celulose para materiais de construção, durante o período analisado, o custo do algodão refinado representou 31,74%, 28,50%, 26,59% e 26,90% do custo de venda do éter de celulose para materiais de construção, respectivamente. A flutuação do preço do algodão refinado afeta o custo de produção do éter de celulose. A principal matéria-prima para a produção de algodão refinado é a fibra de algodão. A fibra de algodão é um subproduto do processo de produção do algodão, utilizada principalmente na produção de celulose, algodão refinado, nitrocelulose e outros produtos. O valor de uso e a utilização da fibra de algodão são bastante diferentes dos do algodão, e seu preço é obviamente inferior ao do algodão, mas apresenta certa correlação com a flutuação do preço do algodão. As flutuações no preço da fibra de algodão afetam o preço do algodão refinado.

As fortes flutuações no preço do algodão refinado impactam, em diferentes graus, o controle dos custos de produção, a precificação dos produtos e a lucratividade das empresas do setor. Quando o preço do algodão refinado está alto e o da celulose está relativamente baixo, a celulose pode ser utilizada como substituto e complemento do algodão refinado para reduzir custos, principalmente na produção de éteres de celulose de baixa viscosidade, como os utilizados nas indústrias farmacêutica e alimentícia. Segundo dados do site do Departamento Nacional de Estatísticas, em 2013, a área de plantio de algodão na China era de 4,35 milhões de hectares, com uma produção nacional de 6,31 milhões de toneladas. De acordo com estatísticas da Associação Chinesa da Indústria de Celulose, em 2014, a produção total de algodão refinado pelos principais fabricantes nacionais foi de 332 mil toneladas, indicando abundância de matéria-prima.

As principais matérias-primas para a produção de equipamentos químicos de grafite são o aço e o carbono grafítico. O preço do aço e do carbono grafítico representa uma parcela relativamente alta do custo de produção desses equipamentos. As flutuações de preço dessas matérias-primas impactam significativamente o custo de produção e o preço de venda dos equipamentos químicos de grafite.

(2) Indústria a jusante do éter de celulose

O éter de celulose, também conhecido como "glutamato monossódico industrial", possui uma baixa proporção de éter de celulose e uma ampla gama de aplicações. As indústrias que o utilizam como produto final estão espalhadas por todos os setores da economia nacional.

Normalmente, os setores da construção civil e imobiliário, que atuam como indústrias a jusante, exercem certa influência sobre a taxa de crescimento da demanda por éter de celulose para materiais de construção. Quando esses setores crescem rapidamente, a demanda interna por éter de celulose para materiais de construção também cresce rapidamente. Por outro lado, quando o crescimento desses setores diminui, a demanda interna por éter de celulose para materiais de construção também desacelera, intensificando a concorrência e acelerando o processo de sobrevivência das empresas mais aptas.

Desde 2012, no contexto da desaceleração dos setores da construção civil e imobiliário no mercado interno, a demanda por éter celulósico para materiais de construção não apresentou flutuações significativas. Os principais motivos são: 1. A escala geral dos setores da construção civil e imobiliário no mercado interno é grande, e a demanda total é relativamente alta; o principal mercado consumidor de éter celulósico para materiais de construção está se expandindo gradualmente de áreas economicamente desenvolvidas e cidades de primeiro e segundo escalão para as regiões central e oeste e cidades de terceiro escalão, com potencial de crescimento da demanda interna e expansão do espaço para expansão; 2. A proporção de éter celulósico adicionado ao custo dos materiais de construção é baixa, e a quantidade utilizada por um único cliente é pequena, com clientes dispersos, o que tende a uma demanda rígida, e a demanda total no mercado consumidor é relativamente estável; 3. A variação do preço de mercado é um fator importante que afeta a mudança na estrutura da demanda por éter celulósico para materiais de construção. Desde 2012, o preço de venda do éter de celulose para materiais de construção caiu drasticamente, o que causou uma grande queda no preço de produtos de gama média a alta, atraindo mais clientes para comprar e escolher esse produto, aumentando a demanda por produtos de gama média a alta e comprimindo a demanda de mercado e o espaço de preço para modelos comuns.

O grau de desenvolvimento e a taxa de crescimento da indústria farmacêutica influenciarão a demanda por éter de celulose de grau farmacêutico. A melhoria do padrão de vida da população e o desenvolvimento da indústria alimentícia contribuem para impulsionar a demanda de mercado por éter de celulose de grau alimentício.

4. Tendência de desenvolvimento do éter de celulose

Devido às diferenças estruturais na demanda de mercado por éter de celulose, empresas com diferentes pontos fortes e fracos podem coexistir. Diante da evidente diferenciação estrutural da demanda de mercado, os fabricantes nacionais de éter de celulose adotaram estratégias de competição diferenciadas com base em seus próprios pontos fortes e, ao mesmo tempo, precisam compreender bem a tendência e a direção do desenvolvimento do mercado.

(1) Garantir a estabilidade da qualidade do produto continuará sendo o principal diferencial competitivo das empresas de éter de celulose.

O éter de celulose representa uma pequena proporção dos custos de produção da maioria das empresas da indústria de transformação, mas tem um grande impacto na qualidade do produto. Clientes de médio a alto padrão precisam realizar testes de formulação antes de utilizar uma determinada marca de éter de celulose. Após a obtenção de uma fórmula estável, geralmente não é fácil substituir outras marcas de produtos e, ao mesmo tempo, exigências mais elevadas são impostas à estabilidade da qualidade do éter de celulose. Esse fenômeno é mais evidente em setores de alta tecnologia, como grandes fabricantes de materiais de construção (nacionais e internacionais), excipientes farmacêuticos, aditivos alimentares e PVC. Para melhorar a competitividade dos produtos, os fabricantes devem garantir que a qualidade e a estabilidade dos diferentes lotes de éter de celulose fornecidos sejam mantidas por um longo período, a fim de construir uma melhor reputação no mercado.

(2) A melhoria do nível da tecnologia de aplicação do produto é a direção de desenvolvimento das empresas nacionais de éter de celulose.

Com a crescente maturidade da tecnologia de produção de éter de celulose, um nível mais elevado de tecnologia de aplicação contribui para o aprimoramento da competitividade geral das empresas e para a formação de relacionamentos estáveis ​​com os clientes. Empresas renomadas de éter de celulose em países desenvolvidos adotam principalmente a estratégia competitiva de "atender grandes clientes de alto padrão + desenvolver usos e aplicações a jusante" para desenvolver fórmulas de uso e aplicação de éter de celulose e configurar uma série de produtos de acordo com diferentes campos de aplicação subdivididos, a fim de facilitar o uso pelos clientes e cultivar a demanda do mercado a jusante. A competição entre as empresas de éter de celulose em países desenvolvidos evoluiu da entrada no mercado de produtos para a competição no campo da tecnologia de aplicação.