Hidroksietilmetilceluloze (HEMC) ir nejonu celulozes ēteris, ko plaši izmanto būvniecībā, pārklājumu ražošanā, keramikas, medicīnas, pārtikas un citās nozarēs. HEMC ir laba šķīdība ūdenī, sabiezēšana, ūdens saglabāšana, plēves veidošanas un līmēšanas īpašības, un tam ir svarīga loma sausā maisījuma javā, lateksa krāsā, mazgāšanas līdzekļos un citās jomās.
1. Ražošanas process
1.1 Izejvielu sagatavošana
HEMC galvenokārt tiek gatavots no dabīgas augu celulozes, metilhlorīda (CH₃Cl), etilēnoksīds (C₂H₄O), nātrija hidroksīds (NaOH) un citas izejvielas.
Celuloze: Kā galveno izejvielu bieži izmanto koksnes masu vai kokvilnas masu, kurai nepieciešama augsta tīrības pakāpe un maz piemaisījumu, lai nodrošinātu produkta kvalitāti.
Sārmains līdzeklis (NaOH): izmanto celulozes aktivizēšanai un reakcijas aktivitātes uzlabošanai.
Ēterificējošs līdzeklis (CH₃Cl un C₂H₄O): nodrošina attiecīgi metil- un hidroksietilgrupas, lai celuloze varētu iesaistīties aizvietošanas reakcijā, uzlabotu šķīdību ūdenī un funkcionālās īpašības.
Organiskais šķīdinātājs (piemēram, izopropanols): izmanto reaģentu izšķīdināšanai, reakcijas vides kontrolei un blakusreakciju mazināšanai.
1.2 Sārmināšanas apstrāde
Pēc celulozes sasmalcināšanas pievieno atbilstošu daudzumu nātrija hidroksīda šķīduma un noteiktā temperatūrā un spiedienā veic sārmaino apstrādi, kas parasti ilgst 30–60 minūtes. Sārmainās apstrādes galvenais mērķis ir paplašināt celulozes molekulāro ķēdi un uzlabot tās reaģētspēju ar ēterificējošo aģentu. Šo procesu parasti veic slēgtā reaktorā, maisot, lai nodrošinātu, ka sārma šķīdums vienmērīgi iesūcas celulozē.
1.3 Ēterifikācijas reakcija
Sārmaini apstrādātā celuloze reaģē ar metilēšanas un hidroksietilēšanas reaģentiem (CH₃Cl un C₂H₄O) reaktorā, lai iegūtu hidroksietilmetilcelulozi. Reakcijas apstākļi ietver:
Temperatūra: 60–90°C
Spiediens: 0,5–1,5 MPa
Laiks: 2–5 stundas
Reakcijas laikā metilēšanas un hidroksietilēšanas reakcijas notiek vienlaicīgi, tāpēc celulozes hidroksildaļa (-OH) tiek aizstāta ar metilgrupu (-OCH₃) un hidroksietil (-OCH₂CH₂OH), tādējādi mainot tā šķīdību un sabiezināšanas īpašības. Lai uzlabotu aizvietošanas pakāpi (DS un MS vērtības), parasti ir jāoptimizē ēterifikācijas aģenta pievienošanas secība un proporcija.
1.4 Neitralizācija un mazgāšana
Pēc reakcijas pabeigšanas sistēmā joprojām ir nereaģējuši sārmi, šķīdinātājs un blakusprodukti (piemēram, NaCl). Tāpēc ir nepieciešama neitralizācija un mazgāšana:
Neitralizācija: Izmantojiet skābi (piemēram, etiķskābi), lai neitralizētu sistēmā esošo sārmu un noregulētu pH vērtību līdz 6-8.
Mazgāšana: Izmantojiet lielu daudzumu karsta ūdens vai etanola ūdens šķīduma, lai atkārtoti mazgātu celulozi, lai noņemtu nereaģējušas vielas un blakusproduktus, samazinātu piemaisījumu saturu un uzlabotu produkta tīrību.
1.5 Žāvēšana un sasmalcināšana
Pēc mazgāšanas HEMC joprojām satur daudz mitruma un ir jāizžāvē. Izplatītākās žāvēšanas metodes ir:
Gaisa plūsmas žāvēšana: mitru HEMC žāvēšanai tiek izmantots ātrgaitas karsts gaiss, kas ir ļoti efektīvs un piemērots liela mēroga ražošanai.
Vakuuma žāvēšana: karsēšana un žāvēšana zemā spiediena vidē, kas var efektīvi novērst celulozes degradāciju un ir piemērota augstas kvalitātes produktu ražošanai.
Pēc žāvēšanas HEMC tiek sasmalcināts ar pulverizatoru, un daļiņu izmēru kontrolē ar sijāšanu, lai sasniegtu nepieciešamo produkta smalkumu (parasti 80–120 mesh).
2. Kvalitātes kontrole
HEMC kvalitātes kontrole galvenokārt ietver šādus rādītājus:
Aizvietošanas pakāpe (DS un MS): nosaka šķīdību un viskozitāti, parasti DS ir no 1,1 līdz 2,0 un MS ir no 0,1 līdz 0,5.
Mitruma saturs: parasti ir nepieciešams≤5%.
Viskozitāte: dažādiem pielietojumiem ir nepieciešamas dažādas viskozitātes pakāpes (piemēram, 400–100 000 mPa·(s).
Tīrība: nepieciešams zems pelnu saturs, atlikušo šķīdinātāju noņemšana un bezsmakas nodrošināšana.
3. Galvenās pielietojuma jomas
Būvmateriāli: izmanto cementa javā, špakteles pulverī, flīžu līmē, lai uzlabotu ūdens noturību un konstrukcijas veiktspēju.
Pārklājumu rūpniecība: izmanto lateksa krāsās un krāsās, lai nodrošinātu labu reoloģiju un izturību pret noslīdēšanu.
Medicīna un pārtika: kā biezinātājs un emulgators, saskaņā ar pārtikas kvalitātes vai farmakopejas standartiem.
TheHEMC Ražošanas process ietver sārmināšanu, ēterifikāciju, neitralizāciju, mazgāšanu, žāvēšanu un sasmalcināšanu. Procesa parametru optimizēšana un aizvietošanas pakāpes, kā arī produkta tīrības uzlabošana ir galvenie faktori, lai uzlabotu HEMC veiktspēju. Pieaugot vides aizsardzības un zaļās ražošanas prasībām, HEMC ražošanā nākotnē lielāka uzmanība tiks pievērsta enerģijas taupīšanai un emisiju samazināšanai, kā arī zaļo šķīdinātāju izmantošanai.
Publicēšanas laiks: 2025. gada 8. maijs