Hydroksietyyliselluloosa (HEC) on vesiliukoinen ioniton selluloosaeetteri, ja sen pääasiallinen lähde on luonnollinen selluloosa. Luonnollista selluloosaa esiintyy laajalti kasveissa, ja se on kasvisoluseinien pääkomponentti. Tarkemmin sanottuna hydroksietyyliselluloosa valmistetaan saattamalla luonnollinen selluloosa kemiallisesti reagoimaan etyleenioksidin kanssa emäksisissä olosuhteissa. Tätä kemiallista reaktioprosessia kutsutaan yleensä etoksylaatioksi, ja tuloksena on, että luonnollisten selluloosamolekyylien hydroksyyliryhmät korvautuvat osittain tai kokonaan, jolloin muodostuu hydroksietyyliselluloosaa, jossa on etoksiryhmiä.
Seuraavat ovat hydroksietyyliselluloosan valmistusprosessin erityisvaiheet:
Selluloosan lähde: Selluloosa uutetaan yleensä kasvimateriaaleista, kuten puuvillasta ja puusta. Uutettu selluloosa puhdistetaan ja valkaistaan epäpuhtauksien, kuten ligniinin, hemiselluloosan ja muiden ei-selluloosakomponenttien, poistamiseksi, jolloin saadaan erittäin puhdasta selluloosaa.
Alkalointikäsittely: Selluloosa sekoitetaan väkevään natriumhydroksidiliuokseen (NaOH), jolloin selluloosan hydroksyyliryhmät reagoivat natriumhydroksidin kanssa muodostaen natriumselluloosaa. Tässä prosessissa selluloosan molekyylirakenne laajenee tietyssä määrin, mikä helpottaa reagointia etyleenioksidin kanssa.
Etoksylointireaktio: Alkalisoitua natriumselluloosaa sekoitetaan etyleenioksidin (C2H4O) kanssa tietyssä lämpötilassa ja paineessa. Etyleenioksidin rengasrakenne avautuu muodostaen etoksiryhmiä (-CH2CH2OH), jotka yhdistyvät selluloosamolekyylien hydroksyyliryhmiin muodostaen hydroksietyyliselluloosaa. Tätä reaktioprosessia voidaan suorittaa vaihtelevassa määrin, jolloin saadaan eriasteisia substituutioita hydroksietyyliselluloosassa.
Jälkikäsittely: Reaktion jälkeinen tuote sisältää yleensä reagoimatonta alkalia, liuottimia ja muita sivutuotteita. Puhtaan hydroksietyyliselluloosan saamiseksi tarvitaan jälkikäsittelyvaiheita, kuten neutralointi, pesu ja kuivaus. Näiden käsittelyvaiheiden tavoitteena on poistaa jäännösalkali, liuottimet ja sivutuotteet lopullisen puhdistetun tuotteen saamiseksi.
Hydroksietyyliselluloosaa on käytetty laajalti eri teollisuudenaloilla sen ainutlaatuisten kemiallisten ominaisuuksien ja erinomaisen suorituskyvyn ansiosta. Erityisesti hydroksietyyliselluloosalla on hyvä vesiliukoisuus, sakeutuskyky, stabiilius, kalvonmuodostuskyky ja voitelevuus, ja sitä käytetään yleisesti seuraavilla aloilla:
Rakennusmateriaalit: Rakennusmateriaaleissa hydroksietyyliselluloosaa käytetään pääasiassa sakeuttamisaineena ja vedenpidätysaineena sementtipohjaisissa materiaaleissa ja kipsipohjaisissa materiaaleissa. Se voi tehokkaasti parantaa materiaalien rakenneominaisuuksia, parantaa laastin vedenpidätyskykyä, työstettävyyttä ja valumisenestoa, pidentää avointa aikaa ja varmistaa rakentamisen sujuvan etenemisen.
Maaliteollisuus: Maalissa hydroksietyyliselluloosaa käytetään sakeuttamisaineena, suspendointiaineena ja emulgointiaineena parantamaan maalin reologiaa ja stabiilisuutta, estämään pigmentin sedimentoitumista sekä parantamaan pinnoitteen tasaisuutta ja kiiltoa.
Kosmetiikka ja henkilökohtaisen hygienian tuotteet: Kosmetiikkatuotteissa hydroksietyyliselluloosaa käytetään usein sakeuttamisaineena, kalvonmuodostajana ja kosteuttajana. Se voi antaa tuotteille hyvän tuntuman, parantaa tuotteen pysyvyyttä ja tarttuvuutta sekä tehostaa kosteuttavaa vaikutusta.
Lääketeollisuus: Lääkealalla hydroksietyyliselluloosaa käytetään apuaineena lääkkeissä. Pitkävaikutteisten tablettien, kalvopäällysteiden jne. komponenttina se voi kontrolloida lääkkeiden vapautumisnopeutta ja parantaa lääkkeiden stabiiliutta ja biologista hyötyosuutta.
Elintarviketeollisuus: Elintarviketeollisuudessa hydroksietyyliselluloosaa käytetään lisäaineena sakeuttamiseen, emulgointiin ja stabilointiin. Sitä käytetään laajalti juomissa, mausteissa, maitotuotteissa ja muissa elintarvikkeissa parantamaan tuotteiden rakennetta ja makua.
Hydroksietyyliselluloosalla on myös tärkeitä sovelluksia öljyntuotannossa, paperinvalmistuksessa, tekstiilipainatuksessa ja värjäyksessä. Öljyntuotannossa hydroksietyyliselluloosaa käytetään porausnesteiden sakeuttamis- ja stabilointiaineena, mikä voi parantaa porausnesteiden suspensiokykyä ja estää kaivon seinämän romahtamisen. Paperiteollisuudessa sitä käytetään retentio- ja lujiteaineena paperin lujuuden ja kestävyyden parantamiseksi. Tekstiilinpainatuksessa ja -värjäyksessä hydroksietyyliselluloosaa käytetään sakeuttamisaineena, jotta paino- ja värjäysliete jakautuu tasaisesti ja paino- ja värjäyslaatu paranee.
Hydroksietyyliselluloosaa saadaan luonnonselluloosasta useiden kemiallisten reaktioiden kautta. Sen laaja käyttöalue ei johdu ainoastaan sen erinomaisista fysikaalisista ja kemiallisista ominaisuuksista, vaan myös siitä, että se voi tarjota monipuolisia ratkaisuja monilla teollisuudenaloilla erilaisten teknisten tarpeiden täyttämiseksi.
Julkaisun aika: 13. elokuuta 2024