I. Úvod
Hydroxyetylcelulóza (HEC) je neiónový vo vode rozpustný polymér, ktorý sa široko používa pri ťažbe ropy, náteroch, stavebníctve, bežných chemikáliách, výrobe papiera a ďalších oblastiach. HEC sa získava chemickou modifikáciou celulózy a jej vlastnosti a použitie sú určené najmä hydroxyetylovými substituentmi na molekulách celulózy.
II. Výrobný proces
Výrobný proces HEC zahŕňa najmä nasledujúce kroky: éterifikáciu celulózy, premývanie, dehydratáciu, sušenie a mletie. Nasleduje podrobný úvod ku každému kroku:
Eterifikácia celulózy
Celulóza sa najprv spracuje alkáliou za vzniku alkalickej celulózy (celulózový alkálium). Tento proces sa zvyčajne vykonáva v reaktore, pričom sa prírodná celulóza spracuje roztokom hydroxidu sodného za vzniku alkalickej celulózy. Chemická reakcia prebieha nasledovne:
Cell-OH+NaOH→Cell-O-Na+H2OCell-OH+NaOH→Cell-O-Na+H2O
Potom alkalická celulóza reaguje s etylénoxidom za vzniku hydroxyetylcelulózy. Reakcia sa vykonáva za vysokého tlaku, zvyčajne pri teplote 30 – 100 °C, a špecifická reakcia je nasledovná:
Cell-O-Na+CH2CH2O→Cell-O-CH2CH2OHCell-O-Na+CH 2CH 2O→Cell-O-CH 2CH 2OH
Táto reakcia vyžaduje presnú kontrolu teploty, tlaku a množstva pridaného etylénoxidu, aby sa zabezpečila jednotnosť a kvalita produktu.
Umývanie
Výsledná surová HEC zvyčajne obsahuje nezreagované alkálie, etylénoxid a ďalšie vedľajšie produkty, ktoré je potrebné odstrániť viacnásobným premytím vodou alebo organickým rozpúšťadlom. Počas procesu premytia vodou je potrebné veľké množstvo vody a odpadová voda po premytí sa musí čistiť a vypúšťať.
Dehydratácia
Vlhký HEC po premytí je potrebné dehydratovať, zvyčajne vákuovou filtráciou alebo odstredivou separáciou, aby sa znížil obsah vlhkosti.
Sušenie
Dehydratovaný HEC sa suší, zvyčajne sušením rozprašovaním alebo bleskovým sušením. Teplota a čas sušenia musia byť počas procesu prísne kontrolované, aby sa zabránilo degradácii alebo aglomerácii pri vysokej teplote.
Brúsenie
Vysušený blok HEC je potrebné zomlieť a preosiať, aby sa dosiahlo rovnomerné rozloženie veľkosti častíc a nakoniec sa vytvorí prášok alebo granulovaný produkt.
III. Výkonnostné charakteristiky
Rozpustnosť vo vode
HEC má dobrú rozpustnosť vo vode a môže sa rýchlo rozpustiť v studenej aj horúcej vode za vzniku priehľadného alebo priesvitného roztoku. Táto vlastnosť rozpustnosti ho robí široko používaným ako zahusťovadlo a stabilizátor v náteroch a bežných chemických výrobkoch.
Zahusťovanie
HEC vykazuje silný zahusťovací účinok vo vodnom roztoku a jeho viskozita sa zvyšuje so zvyšujúcou sa molekulovou hmotnosťou. Táto zahusťovacia vlastnosť mu umožňuje zohrávať úlohu pri zahusťovaní, zadržiavaní vody a zlepšovaní stavebných vlastností náterov na vodnej báze a stavebných mált.
Reológia
Vodný roztok HEC má jedinečné reologické vlastnosti a jeho viskozita sa mení so zmenou šmykovej rýchlosti, čo vykazuje šmykové stenčovanie alebo pseudoplasticitu. Táto reologická vlastnosť mu umožňuje upravovať tekutosť a konštrukčné vlastnosti náterov a vrtných kvapalín pre ropné polia.
Emulgácia a suspenzia
HEC má dobré emulgačné a suspenzné vlastnosti, ktoré dokážu stabilizovať suspendované častice alebo kvapôčky v disperznom systéme, aby sa zabránilo stratifikácii a sedimentácii. Preto sa HEC často používa v produktoch, ako sú emulzné nátery a suspenzie liekov.
Biologická odbúrateľnosť
HEC je prírodný derivát celulózy s dobrou biologickou odbúrateľnosťou, bez znečistenia životného prostredia a spĺňa požiadavky na ochranu životného prostredia.
IV. Oblasti použitia
Nátery
V náterových hmotách na vodnej báze sa HEC používa ako zahusťovadlo a stabilizátor na zlepšenie tekutosti, konštrukčných vlastností a protistekavých vlastností náterov.
Stavebníctvo
V stavebných materiáloch sa HEC používa v maltách na báze cementu a tmeliacich práškoch na zlepšenie stavebných vlastností a zadržiavania vody.
Denné chemikálie
V detergentoch, šampónoch a zubných pastách sa HEC používa ako zahusťovadlo a stabilizátor na zlepšenie pocitu a stability produktu.
Ropné polia
V ropných poliach vŕtacích a frakovacích kvapalinách sa HEC používa na úpravu reologických a suspenzných vlastností vrtných kvapalín a na zlepšenie účinnosti a bezpečnosti vŕtania.
Výroba papiera
V procese výroby papiera sa HEC používa na kontrolu tekutosti buničiny a zlepšenie rovnomernosti a povrchových vlastností papiera.
Hydroxyetylcelulóza (HEC) sa široko používa v mnohých priemyselných odvetviach vďaka svojej vynikajúcej rozpustnosti vo vode, zahusťovaniu, reologickým vlastnostiam, emulgácii a suspenzii, ako aj dobrej biologickej odbúrateľnosti. Jej výrobný proces je relatívne vyspelý. Prostredníctvom krokov éterifikácie celulózy, premývania, dehydratácie, sušenia a mletia je možné pripraviť produkty HEC so stabilným výkonom a dobrou kvalitou. V budúcnosti sa so zlepšením požiadaviek na ochranu životného prostredia a pokrokom v technológii rozšíria možnosti použitia HEC.
Čas uverejnenia: 2. júla 2024