Hydroxyethyl cellulose (HEC) là vật liệu polymer hòa tan trong nước không ion được sử dụng rộng rãi trong mỹ phẩm, dược phẩm, sơn, chất phủ, xây dựng và các lĩnh vực khác. Nó có đặc tính làm đặc, huyền phù, phân tán, nhũ hóa, tạo màng, giữ nước và các đặc tính khác tuyệt vời, vì vậy nó đã trở thành một tác nhân phụ trợ quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp. Tuy nhiên, hydroxyethyl cellulose không thu được trực tiếp từ nguyên liệu tự nhiên mà thu được bằng cách biến đổi cellulose tự nhiên về mặt hóa học. Để hiểu được nguồn hydroxyethyl cellulose tự nhiên, trước tiên chúng ta cần hiểu nguồn và cấu trúc của cellulose.
Nguồn cellulose tự nhiên
Cellulose là một trong những polyme hữu cơ phong phú nhất trên trái đất và hiện diện rộng rãi trong thành tế bào của thực vật, đặc biệt là ở cây lấy gỗ, bông, lanh và các loại sợi thực vật khác. Nó là thành phần chính trong cấu trúc nhà máy và cung cấp độ bền cơ học và độ ổn định. Đơn vị cơ bản của cellulose là một phân tử glucose, được nối với nhau bằng liên kết β-1,4-glycosid để tạo thành cấu trúc chuỗi dài. Là một vật liệu polymer tự nhiên, cellulose có các đặc tính vật lý và hóa học tuyệt vời, khiến nó trở thành nguyên liệu thô quan trọng cho các dẫn xuất khác nhau.
Quy trình điều chế hydroxyethyl cellulose
Mặc dù bản thân cellulose có nhiều đặc tính tuyệt vời nhưng phạm vi ứng dụng của nó bị hạn chế ở một mức độ nhất định. Nguyên nhân chính là do cellulose có độ hòa tan kém, đặc biệt là khả năng hòa tan hạn chế trong nước. Để cải thiện đặc tính này, các nhà khoa học đã biến đổi cellulose về mặt hóa học để tạo ra các dẫn xuất cellulose khác nhau. Hydroxyethyl cellulose là một ete cellulose hòa tan trong nước thu được bằng cách ethoxyl hóa cellulose tự nhiên thông qua phản ứng hóa học.
Trong quy trình chuẩn bị cụ thể, cellulose tự nhiên trước tiên được hòa tan trong dung dịch kiềm, sau đó ethylene oxit được thêm vào hệ thống phản ứng. Phản ứng etoxyl hóa các nhóm ethylene oxit và hydroxyl trong cellulose xảy ra để tạo ra hydroxyethyl cellulose. Sự biến đổi này làm tăng tính ưa nước của chuỗi cellulose, từ đó cải thiện tính chất hòa tan và độ nhớt của nó trong nước.
Nguồn nguyên liệu chính
Nguyên liệu thô tự nhiên cốt lõi để điều chế hydroxyethyl cellulose là cellulose và các nguồn cellulose tự nhiên bao gồm:
Gỗ: Hàm lượng cellulose trong gỗ cao, đặc biệt ở gỗ lá kim và gỗ lá rộng, lượng cellulose có thể đạt tới 40%-50%. Gỗ là một trong những nguồn cung cấp cellulose quan trọng nhất trong công nghiệp, đặc biệt là trong sản xuất giấy và sản xuất các dẫn xuất cellulose.
Bông: Sợi bông hầu như được cấu tạo từ cellulose nguyên chất và hàm lượng cellulose trong bông cao tới hơn 90%. Do có độ tinh khiết cao nên sợi bông thường được sử dụng để điều chế các dẫn xuất cellulose chất lượng cao.
Các loại sợi thực vật như cây lanh và cây gai dầu: Những loại sợi thực vật này cũng rất giàu xenlulo, và do những sợi thực vật này thường có độ bền cơ học cao nên chúng cũng có những ưu điểm nhất định trong việc chiết xuất xenlulo.
Chất thải nông nghiệp: bao gồm rơm rạ, rơm lúa mì, rơm ngô, v.v. Những vật liệu này chứa một lượng cellulose nhất định và cellulose có thể được chiết xuất từ chúng thông qua các quy trình xử lý thích hợp, cung cấp nguồn nguyên liệu rẻ tiền và có thể tái tạo để sản xuất các dẫn xuất cellulose .
Các lĩnh vực ứng dụng của hydroxyethyl cellulose
Do tính chất đặc biệt của hydroxyethyl cellulose nên nó được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Sau đây là một số lĩnh vực ứng dụng chính:
Công nghiệp xây dựng: Hydroxyethyl cellulose được sử dụng rộng rãi trong vật liệu xây dựng như chất làm đặc và giữ nước, đặc biệt là trong vữa xi măng, thạch cao, bột trét và các vật liệu khác, có thể cải thiện hiệu quả các đặc tính xây dựng và giữ nước của vật liệu.
Công nghiệp hóa chất hàng ngày: Trong chất tẩy rửa, sản phẩm chăm sóc da, dầu gội và các sản phẩm hóa chất hàng ngày khác, hydroxyethyl cellulose được sử dụng làm chất làm đặc và chất ổn định để cải thiện cảm giác và độ ổn định của sản phẩm.
Sơn và chất phủ: Trong ngành công nghiệp sơn, hydroxyethyl cellulose được sử dụng làm chất làm đặc và kiểm soát lưu biến để cải thiện khả năng làm việc của lớp phủ và tránh bị chảy xệ.
Lĩnh vực dược phẩm: Trong các chế phẩm dược phẩm, hydroxyethyl cellulose có thể được sử dụng làm chất kết dính, chất làm đặc và chất tạo hỗn dịch cho viên nén để cải thiện đặc tính giải phóng và độ ổn định của thuốc.
Mặc dù hydroxyethyl cellulose không phải là chất có trong tự nhiên nhưng nguyên liệu thô cơ bản của nó là cellulose hiện diện rộng rãi trong thực vật trong tự nhiên. Thông qua biến đổi hóa học, cellulose tự nhiên có thể được chuyển đổi thành hydroxyethyl cellulose với hiệu suất tuyệt vời và được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Các loại thực vật tự nhiên như gỗ, bông, lanh… cung cấp nguồn nguyên liệu phong phú cho sản xuất hydroxyethyl cellulose. Với sự tiến bộ của khoa học công nghệ và nhu cầu công nghiệp ngày càng tăng, quy trình sản xuất hydroxyethyl cellulose cũng liên tục được tối ưu hóa và dự kiến sẽ thể hiện giá trị độc đáo của mình trong nhiều lĩnh vực hơn trong tương lai.
Thời gian đăng: 23-10-2024