I. Uvod
Hidroksietil celuloza (HEC) je neionski vodotopni polimer, ki se pogosto uporablja pri ekstrakciji nafte, premazih, gradbeništvu, vsakodnevnih kemikalijah, proizvodnji papirja in na drugih področjih. HEC se pridobiva s kemično modifikacijo celuloze, njegove lastnosti in uporabo pa v glavnem določajo hidroksietilni substituenti na molekulah celuloze.
II. Proizvodni proces
Proizvodni proces HEC vključuje predvsem naslednje korake: eterifikacijo celuloze, pranje, dehidracijo, sušenje in mletje. Sledi podroben uvod v vsak korak:
Eterifikacija celuloze
Celulozo najprej obdelamo z alkalijo, da nastane alkalna celuloza (celulozna alkalija). Ta postopek se običajno izvaja v reaktorju, kjer se naravna celuloza obdela z raztopino natrijevega hidroksida, da nastane alkalna celuloza. Kemijska reakcija je naslednja:
Cell-OH+NaOH→Cell-O-Na+H2OCell-OH+NaOH→Cell-O-Na+H 2O
Nato alkalna celuloza reagira z etilen oksidom in tvori hidroksietil celulozo. Reakcija poteka pod visokim tlakom, običajno pri 30–100 °C, specifična reakcija pa je naslednja:
Cell-O-Na+CH2CH2O→Cell-O-CH2CH2OHCell-O-Na+CH 2CH 2O→Cell-O-CH 2CH 2OH
Ta reakcija zahteva natančen nadzor temperature, tlaka in količine dodanega etilen oksida, da se zagotovi enakomernost in kakovost izdelka.
Pranje
Nastali surovi HEC običajno vsebuje nereagirane alkalije, etilen oksid in druge stranske produkte, ki jih je treba odstraniti z večkratnim izpiranjem z vodo ali z organskimi topili. Med postopkom izpiranja z vodo je potrebna velika količina vode, odpadno vodo po izpiranju pa je treba prečistiti in odvesti.
Dehidracija
Moker HEC je treba po pranju dehidrirati, običajno z vakuumsko filtracijo ali centrifugalnim ločevanjem, da se zmanjša vsebnost vlage.
Sušenje
Dehidrirani HEC se posuši, običajno z razpršilnim sušenjem ali bliskovnim sušenjem. Med postopkom sušenja je treba strogo nadzorovati temperaturo in čas, da se prepreči razgradnja ali aglomeracija pri visoki temperaturi.
Brušenje
Posušen blok HEC je treba zmleti in presejati, da se doseže enakomerna porazdelitev velikosti delcev, in na koncu se oblikuje prašek ali granulat.
III. Značilnosti delovanja
Topnost v vodi
HEC ima dobro topnost v vodi in se lahko hitro raztopi tako v hladni kot vroči vodi, da tvori prozorno ali prosojno raztopino. Zaradi te lastnosti topnosti se pogosto uporablja kot zgoščevalec in stabilizator v premazih in vsakodnevnih kemičnih izdelkih.
Zgostitev
HEC kaže močan zgoščevalni učinek v vodni raztopini, njegova viskoznost pa se povečuje z naraščanjem molekulske mase. Ta zgoščevalna lastnost mu omogoča, da igra vlogo pri zgoščevanju, zadrževanju vode in izboljšanju gradbenih lastnosti premazov na vodni osnovi in gradbenih malt.
Reologija
Vodna raztopina HEC ima edinstvene reološke lastnosti, njena viskoznost pa se spreminja s spremembo strižne hitrosti, kar kaže na strižno redčenje ali psevdoplastičnost. Ta reološka lastnost ji omogoča prilagajanje tekočnosti in konstrukcijskih lastnosti premazov in vrtalnih tekočin za naftna polja.
Emulgiranje in suspenzija
HEC ima dobre emulgacijske in suspendacijske lastnosti, ki lahko stabilizirajo suspendirane delce ali kapljice v disperzijskem sistemu in preprečijo stratifikacijo in sedimentacijo. Zato se HEC pogosto uporablja v izdelkih, kot so emulzijski premazi in suspenzije zdravil.
Biorazgradljivost
HEC je naravni derivat celuloze z dobro biorazgradljivostjo, brez onesnaževanja okolja in izpolnjuje zahteve zelenega varstva okolja.
IV. Področja uporabe
Premazi
V premazih na vodni osnovi se HEC uporablja kot zgoščevalec in stabilizator za izboljšanje tekočnosti, konstrukcijskih lastnosti in lastnosti premazov proti posedanju.
Gradbeništvo
V gradbenih materialih se HEC uporablja v malti na osnovi cementa in kitih v prahu za izboljšanje gradbenih lastnosti in zadrževanja vode.
Dnevne kemikalije
V detergentih, šamponih in zobnih pastah se HEC uporablja kot zgoščevalec in stabilizator za izboljšanje občutka in stabilnosti izdelka.
Naftna polja
V tekočinah za vrtanje in lomljenje naftnih polj se HEC uporablja za prilagajanje reoloških in suspenzijskih lastnosti vrtalnih tekočin ter za izboljšanje učinkovitosti in varnosti vrtanja.
Izdelava papirja
V procesu izdelave papirja se HEC uporablja za nadzor pretočnosti pulpe in izboljšanje enakomernosti ter površinskih lastnosti papirja.
Hidroksietil celuloza (HEC) se zaradi odlične topnosti v vodi, zgoščevalnih lastnosti, reoloških lastnosti, emulgiranja in suspendiranja ter dobre biorazgradljivosti pogosto uporablja v številnih industrijskih panogah. Njen proizvodni proces je relativno zrel. Z eterifikacijo celuloze, pranjem, dehidracijo, sušenjem in mletjem je mogoče pripraviti izdelke HEC s stabilnimi lastnostmi in dobro kakovostjo. V prihodnosti se bodo z izboljšanjem okoljskih zahtev in napredkom tehnologije možnosti uporabe HEC razširile.
Čas objave: 2. julij 2024